Дисертації (вільний доступ)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Розробка технології одержання фільтрувального матеріалу з використанням нових хімічно допоміжних речовин(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Гапонюк, Анна Сергіївна; Трембус, Ірина ВіталіївнаГапонюк А. С. Розробка технології одержання фільтрувального матеріалу з використанням нових хімічно допоміжних речовин. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 «Хімічна технологія та інженерія» – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена розробці технології одержання фільтрувального матеріалу з модифікованих целюлозних волокон із недеревної рослинної сировини для застосування у фільтраційних процесах. Виробництво фільтрувального матеріалу із екологічно безпечної сировини, насамперед недеревної рослинної сировини, з використанням ресурсоефективних технологій дозволяє розширити можливості їх застосування в системах водоочищення та розглядати їх як альтернативу традиційним матеріалам. Для збільшення ефективності процесів очищення виникає необхідність пошуку способів модифікування целюлозного волокна та покращення композиційного складу з метою надання фільтраційному матеріалу підвищених сорбційних властивостей. Використання в цих цілях функціонально активних та доступних матеріалів, таких як епіхлоргідрин (ЕХГ), триетаноламін (ТЕА), бентоніт, активоване вугілля та зв’язувальний компонент – полівініловий спирт дасть змогу отримати фільтрувальний матеріал, що може бути використаний у сучасних системах водоочищення. Тому розроблення ресурсоефективного процесу одержання фільтрувального матеріалу з модифікованого целюлозного волокна є актуальною науковопрактичною задачею. Мета дисертаційної роботи полягає в науковому обґрунтуванні та розробленні ресурсоефективної технології одержання фільтрувального матеріалу на основі модифікованих целюлозних волокон з недеревної рослинної сировини. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: вперше теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено доцільність використання окисно-органосольвентної целюлози зі стебел міскантусу як основи для створення фільтрувального матеріалу, а також розроблено склад амінуючої суміші та визначено оптимальні умови її застосування. Встановлено вплив полівінілового спирту як гідрофобізуючого компонента в процесі виготовлення фільтрувального матеріалу на основі целюлозних волокон, при цьому експериментально доведено ефективність використання розробленого матеріалу для очищення води, забрудненої іонами Fe3+. Удосконалено підходи до модифікування вуглецевого наповнювача та визначено його оптимальні витрати для ефективної роботи фільтрувального целюлозного матеріалу. Обґрунтовано можливість повторного використання відпрацьованих щолоків процесу делігніфікації рослинної сировини, що сприяє підвищенню ресурсоефективності технології та зменшенню екологічного навантаження. Практичне значення отриманих результатів дисертаційної роботи мають прикладне значення для розроблення ресурсоефективної та екологічно безпечної технології переробки стебел міскантусу з отриманням функціоналізованої целюлози для виробництва фільтрувальних матеріалів. Запропоновані підходи до модифікування целюлозного волокна триетаноламіном та епіхлоргідрином дозволяють значно покращити фільтраційні характеристики отриманих фільтрувальних матеріалів, що забезпечує їх ефективне застосування для очищення вод, забруднених іонами заліза. Оптимізовано умови застосування полівінілового спирту, що сприяє покращенню механічної стабільності та експлуатаційних властивостей матеріалу. Досліджено можливість повторного використання відпрацьованих щолоків процесу делігніфікації рослинної сировини, що дозволяє зменшити еколого-технологічне навантаження на довкілля та відповідає сучасним принципам циркулярної економіки. Сукупність отриманих результатів створює науково-технологічні передумови для впровадження розроблених рішень на підприємствах целюлозно-паперової та водоочисної промисловості з метою виготовлення ефективних фільтрувальних матеріалів для локальних систем очищення води, зокрема в регіонах із підвищеним вмістом заліза. Результати досліджень можуть бути впроваджені у навчальний процес кафедри екології та технології рослинних полімерів Національного технічного університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського". Результати дисертаційної роботи представлені у чотирьох розділах та додатках. В першому розділі представлено аналіз сучасних підходів до очищення води з використанням мембранних технологій, зокрема на основі целюлозних фільтрувальних матеріалів. Розглянуто науково-технічні умови впровадження екологічно безпечних, біосумісних та відновлюваних джерел сировини для створення мембран, що застосовуються в процесах мікро-, ультра- та нанофільтрації, а також зворотного осмосу. Наведено типи полімерних мембран за морфологічними особливостями та принципами формування пористої структури. Особлива увага приділена природним і модифікованим формам целюлози, а також їх композитам з полімерними домішками та неорганічними наповнювачами, що підвищують селективність, механічну міцність і стійкість до біозабруднення. Обґрунтовано доцільність використання ресурсоефективних і малотоксичних методів отримання целюлози, зокрема окисноорганосольвентного способу, як перспективної технології для виготовлення фільтраційних матеріалів нового покоління. Наведено огляд досліджень щодо впливу структури, функціоналізації та умов формування фільтрувальної підложки та вплив на їх експлуатаційні характеристики. В другому розділі роботи викладено методичну основу проведених експериментальних досліджень. Наведено характеристику рослинної сировини, що застосовувалася як вихідний матеріал для отримання целюлози. Подано докладну інформацію про застосовані реагенти (органічні розчинники, окисники та допоміжні речовини), що використовувались на етапах делігніфікації рослинної сировини та формування фільтрувального матеріалу. Наведено характеристику використовуваного лабораторного обладнання та умов проведення технологічних процесів – температурні режими, тривалість обробки, концентрації реагентів, а також параметри сушіння та формування фільтрувального матеріалу. В третьому розділі роботи показано вплив модифікування целюлозного волокна з використанням триетаноламіну та епіхлоргідрину, що забезпечило введення додаткових функціональних груп у структуру волокна. Це дозволило підвищити фільтрувальні властивості целюлозного матеріалу та поліпшити їх взаємодію з додатковими компонентами композиції. Показано, що модифіковане волокно забезпечує підвищення процесу селективності до органічних сполук і є ефективною основою для створення фільтрувальних матеріалів. Наведено експериментальні дослідження, спрямовані на розробку процесу виготовлення фільтрувальних матеріалів на основі целюлози із стебел міскантусу, отриманої окисно-органосольвентним способом. Досліджено повторне використання відпрацьованого варильного розчину. Також, розглянуто додавання сорбентів в композицію фільтрувального матеріалу, для покращення пористості матеріалу. В четвертому розділі наведено результати досліджень щодо впливу полівінілового спирту на фільтрувальні характеристики целюлозних мембран, виготовлених із окисно-органосольвентної целюлози зі стебел міскантусу. Розглянуто два способи використання полівінілового спирту – у вигляді поверхневого покриття та як внутрішньомасної добавки. Встановлено, що нанесення полівінілового спирту на поверхню целюлозного матеріалу забезпечує підвищення селективності до гумінових речовин, проте супроводжується зниженням продуктивності через ущільнення структури. Натомість внутрішньомасне введення полівінілового спирту сприяє досягненню оптимального балансу між селективністю та проникністю фільтрувального матеріалу, підвищуючи його механічну міцність і вологостійкість. Досліджено вплив полівінілового спирту на ефективність видалення іонів заліза (Fe3+) із модельних розчинів, а також проведено аналіз підсіткових вод, що утворюються у процесі формування фільтрувального матеріалу. Показано, що обидва типи мембран забезпечують концентрацію Fe3+ у перміаті нижче гранично допустимого рівня. Отримані результати підтверджують доцільність застосування полівінілового спирту як модифікуючої компоненти для підвищення якості та стабільності фільтрувальних матеріалів на основі целюлози з недеревної рослинної сировини. Розроблено блок-схему виробництва фільтрувального матеріалу з окисно-органосольвентної целюлози зі стебел міскантусу, яка включає стадії підготовки сировини, окисно-органосольвентного варіння, промивання, розмелювання, сортування, амінуючого модифікування та формування матеріалу. Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 173 сторінках, у тому числі основний текст дисертації складає 129 сторінок рукописного тексту і містить вступ, чотири розділи, загальні висновки та список використаних джерел. Робота містить 45 рисунків, 4 таблиці, 9 додатків, 144 використаних джерела.Документ Відкритий доступ Біотехнологічний алгоритм скринінгу речовин з активністю проти коронавірусів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Сметюх, Михайло Петрович; Соловйов, Сергій ОлександровичСметюх М.П. Біотехнологічний алгоритм скринінгу речовин з активністю проти коронавірусів. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 16 Хімічна та біоінженерія за спеціальністю 162 Біотехнології та біоінженерія. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Робота присвячена розробці біотехнологічного алгоритму до швидкого виявлення та обґрунтованого відбору перспективних протикоронавірусних сполук в умовах постійної еволюції SARS-CoV-2. Актуальність дослідження зумовлена появою нових варіантів вірусу з підвищеною трансмісивністю та здатністю частково уникати імунної відповіді, а також ризиком розвитку резистентності до наявних препаратів. Крім того, перевірка великої кількості кандидатів на доклінічному етапі потребує значних ресурсів і часу. У зв’язку з цим у роботі запропоновано інтегрований алгоритм скринінгу, який поєднує in silico-аналіз, оцінку ADME-показників, експериментальні in vitro дослідження цитотоксичності й противірусної активності з використанням клітинних технологій. Такий підхід дозволяє системно відбирати найбільш перспективні сполуки та раціонально спрямовувати ресурси на їх подальшу доклінічну розробку. Запропонований алгоритм передбачає поетапну інтеграцію результатів комп’ютерного моделювання, фармакокінетичного прогнозування та експериментальних біологічних досліджень, що забезпечує підвищення обґрунтованості відбору кандидатних молекул. Реалізація такого підходу дозволяє зменшити кількість сполук, що потребують подальшого експериментального тестування, та оптимізувати процес пошуку нових противірусних агентів. Отримані результати формують методичну основу для більш ефективного проведення доклінічних досліджень та переходу до клінічних досліджень потенційних протикоронавірусних препаратів. Метою роботи є розробка біотехнологічного алгоритму скринінгу речовин з активністю проти коронавірусів. Результатом роботи є розроблений, теоретично обґрунтований та експериментально апробований біотехнологічний алгоритм скринінгу сполук із потенційною активністю проти коронавірусів. Створено та апробовано безпечну біотехнологічну систему для оцінки противірусної дії, проведено молекулярне моделювання кандидатів із визначенням їх афінності до ключових вірусних мішеней і прогнозуванням ADME-профілю, виконано in vitro дослідження цитотоксичності та противірусної активності, а також визначено індекси селективності досліджуваних речовин. На основі отриманих даних сформовано підхід до пріоритизації кандидатів і розроблено біотехнологічний алгоритм скринінгу потенційних протикорона вірусних засобів. Вперше розроблено та науково обґрунтовано інтегрований поетапний біотехнологічний алгоритм відбору сполук з потенційною активністю проти коронавірусів, який поєднує результати молекулярного докінгу, оцінку ADMEпоказників, експериментальні дослідження цитотоксичності та противірусної активності in vitro, а також елементи математичного моделювання клінічної ефективності в єдину систему прийняття рішень. Запропонований алгоритм забезпечує раннє відсіювання малоперспективних кандидатів та оптимізацію переходу до наступних етапів доклінічної розробки. Удосконалено підхід до пріоритизації досліджуваних сполук шляхом впровадження комплексної критерійної оцінки, що інтегрує показники афінності зв’язування з вірусними мішенями, цитотоксичності, противірусної активності. Такий підхід підвищує обґрунтованість відбору порівняно з аналізом окремих параметрів і зменшує ймовірність помилкової інтерпретації результатів. Отримано експериментальне підтвердження узгодженості між результатами моделювання in silico та показниками противірусної активності in vitro, що свідчить про практичну придатність запропонованої стратегії для прискореного скринінгу сполук і можливість її адаптації до нових варіантів коронавірусів та змін молекулярних мішеней. Практичне значення роботи полягає у розробці та впровадженні біотехнологічного алгоритму скринінгу й обґрунтованої пріоритизації потенційних противірусних сполук на доклінічному етапі досліджень. Запропонований підхід поєднує in silico аналіз, визначення цитотоксичності та противірусної активності, а також систему прийняття рішень щодо доцільності їх подальшої доклінічної розробки. Його застосування дозволяє зменшити кількість додаткових експериментів, підвищити селективність відбору сполук, оптимізувати використання лабораторних і фінансових ресурсів та адаптувати процедуру скринінгу до нових вірусних варіантів і молекулярних мішеней. Результати роботи впроваджено (додаток 1): 1. У медичну практику впроваджено підходи до математичного моделювання зниження інфекційного титру вірусу, прогнозування змін якості життя пацієнтів та моделювання динаміки зникнення клінічних симптомів — у Державній установі «Національний науковий центр фтизіатрії, пульмонології та алергології імені Ф. Г. Яновського НАМН України». 2. У лабораторну практику впроваджено створену біотехнологічну систему «клітина–вірус–сполука» та підходи до адаптації вірусу до умов культивування — у ДУ «Київський обласний центр контролю та профілактики хвороб МОЗ України». 3. У навчальний процес впроваджено матеріали та методичні підходи, розроблені в межах дисертаційного дослідження, — у Національному університеті охорони здоров’я України імені П. Л. Шупика МОЗ України. 4. У науково діяльність впроваджено біотехнологічний алгоритм скринінгу потенційних противірусних засобів — у ТОВ «БІОПРО СТЕМ ТЕХНОЛОДЖІ». У першому розділі розглянуто біологічні особливості коронавірусів, їх еволюцію та роль у виникненні епідемічних і пандемічних спалахів. Проаналізовано молекулярні механізми реплікації вірусу та визначено ключові вірусні мішені, що можуть використовуватися для розробки противірусних препаратів, зокрема головну протеазу. Також узагальнено сучасні підходи до пошуку та скринінгу сполук із противірусною активністю. У другому розділі наведено характеристику матеріалів та методів, використаних у дослідженні. Описано підходи до проведення in silico-аналізу, експериментальних досліджень у клітинних культурах, а також методи визначення цитотоксичності та противірусної активності досліджуваних сполук. Третій розділ присвячено створенню безпечної біотехнологічної системи для дослідження потенційних протикоронавірусних сполук. Проведено біоінформаційне обґрунтування вибору модельного коронавірусу та доведено структурну подібність його основної протеази до ферментів патогенних коронавірусів людини. Описано процес адаптації вірусу до стабільного культивування у клітинних системах. У четвертому розділі наведено результати експериментального дослідження амінокарбонових сполук. Проведено оцінку їх цитотоксичності та противірусної активності у клітинних системах, а також досліджено взаємодію сполук із вірусними білковими мішенями методами молекулярного докінгу. За сукупністю отриманих показників визначено найбільш перспективні кандидати для подальшого вивчення. У п’ятому розділі експериментальні результати інтегровано в модель клінічної ефективності із застосуванням математичного моделювання. На основі отриманих даних оцінено можливий вплив досліджуваних сполук на динаміку вірусного навантаження та швидкість елімінації вірусу з організму людини. Також змодельовано потенційні зміни клінічного перебігу інфекції та якості життя пацієнтів. У шостому розділі розроблено алгоритм прийняття рішень для відбору перспективних кандидатів на подальші доклінічні дослідження. Алгоритм поєднує результати експериментальних досліджень, експертні оцінки та методи машинного навчання для об’єктивного зіставлення переваг і ризиків досліджуваних сполук. Запропонований підхід дозволяє системно визначати найбільш перспективні сполуки для подальшої розробки противірусних препаратів. Усі основні результати, представлені в дисертаційній роботі, отримані здобувачем особисто. Автором самостійно проведено аналіз наукових джерел, сформульовано мету та завдання дослідження, сплановано експериментальну частину роботи та розроблено алгоритм скринінгу. Здобувачем виконано in silico аналіз, організовано та проведено експериментальні дослідження, здійснено обробку, інтерпретацію й узагальнення отриманих результатів.Документ Відкритий доступ Підвищення ефективності перетворення енергії в електромеханічній системі рухомого складу пасажирського електротранспорту(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Вещиков, Георгій Вячеславович; Островерхов, Микола ЯковичВещиков Г. В. Підвищення ефективності перетворення енергії в електромеханічній системі рухомого складу пасажирського електротранспорту. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційну роботу присвячено вирішенню наукової задачі з підвищення ефективності перетворення енергії в електромеханічних системах рухомого складу пасажирського електротранспорту в умовах автономного електроживлення, застосування магнітного редуктора та високодинамічного навантаження на основі визначення раціональних значень параметрів та аналізу режимів роботи системи. У першому розділі проведено комплексний аналіз властивостей та енергетичних показників основних елементів сучасних електромеханічних систем рухомого складу пасажирського електротранспорту, що визначають їх енергоефективність. Особливу увагу приділено силовим електромеханічним та електронним перетворювачам енергії, а також передатним пристроям, що являють собою основні складові електромеханічних систем транспортних засобів із автономним живленням. Порівняння різних топологій електронних перетворювачів показало, що вибір його схеми залежить від вимог до рівня струмів та напруг, діапазону регулювання, наявності рекуперації, рівня гармонічних спотворень та вартості. Аналіз сучасних топологій підтвердив можливість досягнення ККД 96-98 % при високій питомій потужності та широкому діапазоні керування, що робить їх придатними для використання в електромеханічних системах транспортних засобів з високою напругою ланки постійного струму. Аналіз електромеханічних перетворювачів енергії показав, що кожен тип електродвигуна має свої переваги та обмеження. Асинхронні двигуни залишаються найбільш надійними та доступними варіантами завдяки простоті конструкції, високій надійності та можливості реалізації оптимальних систем керування завдяки розвитку напівпровідникових перетворювачів. Синхронні машини з контактними кільцями забезпечують стабільність швидкості, але малопридатні для мобільних застосувань через наявність ковзних контактів. Двигуни з постійними магнітами демонструють найвищий ККД та кращі масогабаритні показники, проте обмежуються ризиком розмагнічування та вищою вартістю у порівнянні з іншими типами електродвигунів. Двигуни постійного струму, попри зручність керування та високий пусковий момент, поступаються за надійністю та вартістю обслуговування через наявність щітковоколекторного вузла. Для покращення показників якості керування тягового електропривода електромеханічних систем рухомого складу електротранспорту, що особливо важливо в умовах дії сильних і короткочасних моментів збурення, які можуть бути спричинені нерівністю колії, доцільним буде використання магнітного редуктора замість механічного. Дане рішення дозволяє покращити комфорт пасажирів під час руху, знизити ударні навантаження на вал двигуна та відповідно збільшити термін служби та зменшити вартість обслуговування. У другому розділі розроблено математичну модель електромеханічної системи, яка включає моделі асинхронного тягового двигуна, силового електронного перетворювача, акумуляторної батареї, суперконденсатора та магнітного редуктора. Модель побудована з урахуванням режимів руху, наявності високодинамічних механічних збурень та нелінійності характеристик електричних елементів. В основі математичної моделі електромеханічного перетворювача енергії лежить модель асинхронного двигуна в обертовій системі координат. Для керування двигуна було застосовано типову систему векторного керування, а також використано оптимальні стратегії керування, такі як метод максимального моменту на ампер та метод мінімізації втрат в міді. В якості джерела енергії було досліджено батарею суперконденсаторів, що базується на моделі суперконденсатора з трьома паралельними RC-контурами, один з яких містить нелінійну ємність. Інші два ємнісні контури мають достатньо великі сталі часу, тому суттєво не впливають на тривалість перехідних процесів в колі та не ускладнюють загальну математичну модель електромеханічної системи. Для узгодження напруг в ланках постійного струму було використано двонаправлений DC-DC перетворювач постійного струму, модель якого враховує внутрішні опори елементів, що суттєво впливають на енергоефективність досліджуваної системи. Вибір даного перетворювача було обумовлено можливістю реалізації рекуперації енергії. Для створення трифазної напруги живлення електродвигуна було використано повномостовий трифазний інвертор з шістьма ключами та керуванням ШІМ сигналом. Для керування асинхронним двигуном застосовано систему векторного керування з використанням стратегій оптимізації, орієнтованих на зменшення струмів, що протікають через обмотки двигуна, оптимальне формування електромагнітного моменту та зниження електричних втрат. У третьому розділі проведено дослідження енергоефективності автономної роботи електротранспорту на основі використання батарей суперконденсаторів для живлення тягового електроприводу вагону метро в умовах аварійного відключення електроенергії мережі або її недостатнього генерування. Визначено витрати енергії батареї суперконденсаторів на розгін та ефективність перетворення енергії, що характеризується загальним ККД системи. Було досліджено ефективність рекуперації на основі використання суперконденсаторних накопичувачів електроенергії. В результаті дослідження було встановлено кількісну залежність ефективності перетворення енергії в електромеханічній системі рухомого складу в режимі рекуперації від швидкісного режиму гальмування при автономному живленні від батареї суперконденсаторів. Показано, що при низьких швидкостях ефективність рекуперативного гальмування є невисокою за рахунок того, що електричні та фрикційні втрати співмірні з корисною потужністю. Ефективність віддачі енергії збільшиться, якщо гальмування відбувається з більш високих швидкостей, проте після досягнення певної швидкості коефіцієнт ефективності рекуперації зменшиться. Це дозволяє визначити раціональний швидкісний діапазон рекуперації, в межах якого забезпечується максимальна ефективність перетворення енергії за робочий цикл. У четвертому розділі виконано порівняльний аналіз показників ефективності перетворення енергії в електромеханічній системі рухомого складу пасажирського електротранспорту на прикладі вагонів метро при дії сильних і короткочасних моментів збурення під час розгону, руху з усталеною швидкістю та сповільнення типового тягового електропривода з механічним редуктором та запропонованої системи з магнітним редуктором, отримано залежності рухомих моментів, швидкостей, кутів повороту валів у часі, спектрів осциляцій моментів та залежності характерних показників передачі від її коефіцієнтів жорсткості та демпфування. Наявність магнітного редуктора обумовлює пружно-в’язкий зв’язок між його вхідним та вихідним валом. Результати дослідження показали, що зменшення коефіцієнта жорсткості магнітного редуктора призводить до зниження основної частоти коливань рухомого моменту та спричиняє суттєве зменшення амплітуди коливань моменту і часу стабілізації. При збільшенні коефіцієнта жорсткості магнітного редуктора амплітуда коливань наближається до значень при використанні жорсткої передачі з механічним редуктором, а різниця швидкостей та кутових положень вхідного і вихідного валів редуктора зменшується. Збільшення коефіцієнта демпфування впливає лише на зменшення часу затухання перехідного процесу. Спектральний аналіз показує, що наявність пружного зв’язку в магнітному редукторі обумовлює зменшення частоти осциляцій моменту, яке вказує на більшу інерційність і кращу адаптацію системи до зовнішніх збурень. Отримані аналітичні залежності між коефіцієнтами жорсткості та демпфування магнітної передачі, що визначають тип перехідного процесу електромеханічної системи та характер реакції тягового електроприводу на керуючі та збурюючі впливи, дозволяють цілеспрямовано формувати характер зміни моменту тягового електропривода, обґрунтовано підбирати параметри магнітної передачі для забезпечення аперіодичних перехідних процесів, зменшувати вплив збурень моменту навантаження та підвищувати якість керування електромеханічною системою рухомого складу пасажирського електротранспорту. Таким чином, застосування магнітного редуктора з раціонально підібраними параметрами в електромеханічній системі рухомого складу пасажирського електротранспорту дозволяє підвищити динамічну стійкість моменту до короткочасних збурень, зменшити амплітуду коливань, знизити ударне навантаження на вал двигуна і відповідно збільшити термін служби та зменшити вартість обслуговування системи, що актуально для електротранспорту, який працює в умовах нерівномірного руху, зокрема метрополітену. Аналіз енергоефективності з урахуванням впливу стратегій керування тяговим електроприводом з магнітною передачею дозволив визначити показники споживання електроенергії та ККД в різних режимах роботи. Використання оптимальних стратегій керування електроприводом дозволяє підвищити ККД системи з магнітним редуктором, що забезпечує зменшення споживання електроенергії. Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості використання розроблених моделей та методів для оптимізації параметрів електромеханічних систем рухомого складу пасажирського електротранспорту, удосконалення систем автономного живлення, зниження втрат енергії та підвищення надійності роботи рухомого складу електротранспорту. Результати досліджень можуть бути впроваджені під час модернізації існуючих та проектування нових енергоефективних електромеханічних систем. Результати дисертаційної роботи використовуються у навчальному процесі в Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» та Інституті електродинаміки НАН України, що підтверджується відповідними актами впровадження.Документ Відкритий доступ Сучасні підходи до підготовки питної води стабільно високої якості(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Мудрик, Ростислав Ярославович; Мітченко, Тетяна ЄвгенівнаМудрик Р.Я. Сучасні підходи до підготовки питної води стабільно високої якості. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена розробці сучасних підходів до виробництва питної води стабільно високої якості. Мета роботи - розробити процес підготовки питної води стабільно високої якості за показниками безпечності та фізіологічної повноцінності з водопровідної різного складу з використанням мембранних систем очищення води. В першому розділі наведений аналітичний огляд процесів підготовки питної води. Показано, що якість водопровідної води в Україні погіршується. Частка нестандартних проб, таких що не відповідають ДСанПіН 2.2.4-171-10, зростає. Характерними показниками якості водопровідної води, що не відповідають вимогам, є забарвленість, окиснюваність, каламутність та жорсткість. В останні роки до цього переліку додались сухий залишок, вміст заліза та марганцю. У містах рівень забезпечення населення централізованим водопостачанням становить 99%. Проте, зважаючи на погіршення якості водопровідної води, люди все частіше обирають інші джерела питної води. Зроблено порівняльний аналіз альтернативних джерел питної води: бутильована вода, домашні фільтри та колективні системи очищення води. Аргументовано, що колективні системи, зокрема водні вендингові автомати, є найбільш раціональним способом забезпечити населення питною водою. Водні вендингові автомати – це міні-заводи з доочищення водопровідної води та розливу питної води в пляшку користувача. Основною технологією доочищення є зворотний осмос. Продемонстровано, що ця технологія є найпопулярнішою для одержання безпечної питної води. Але очищена таким чином вода не відповідає вимогам фізіологічної повноцінності. На основі державних та галузевих нормативів до питної води в роботі були сформульовані вимоги до питної води стабільно високої якості. В розділі зроблений огляд наявних способів одержання води такої якості. Обґрунтовано, що найбільш доцільним є використання зворотноосмотичних елементів із різною селективністю, які виготовляють з поліамідних мембранних полотен. В розділі наведений перелік фізико-хімічних характеристик полотен, за якими визначають їх властивості, зокрема, селективність, кут змочування, дзета-потенціал та радіус пор. В другому розділі роботи наведено інформацію щодо об’єктів та методів дослідження. Серед об’єктів – 7 зразків поліамідних полотен: нанофільтраційні, зворотноосмотичні та модифіковані, а також зразки водопровідної води м. Київ, м Луцьк, м. Кривий Ріг, з якими проводились лабораторні, пілотні або досліднопромислові випробування. В методах дослідження описано лабораторне обладнання для визначення характеристик мембранних полотен, а саме – селективності, радіусу пор, кута змочування, дзета-потенціалу. Перераховані методики визначення показників якості води. Описано стенд для дослідження мембранних елементів та принцип його роботи. Продемонстрована установка для проведення пілотних та дослідно-промислових випробувань та описані умови їх проведення. Зазначені формули для обробки отриманих результатів. В третьому розділі викладені результати проведених досліджень з їх поясненнями та висновками. Проаналізована база даних «Карта якості води», зроблена класифікація водопровідної води за рівнем та типом мінералізації. Для кожного типу розрахований ступінь зниження показників сухий залишок та жорсткість до рівня вимог питної води стабільно високої якості. Визначені фізико-хімічні властивості мембранних полотен. Встановлена залежність між їх селективністю за показниками гідрокарбонат та сульфат натрію, сухий залишок, жорсткість та забарвленість, кутом змочування, дзета-потенціалом і радіусом пор. Обрані найбільш ефективні полотна для одержання питної води заданої якості. З обраних полотен різної селективності були виготовлені два мембранні елементи та визначені їх властивості: селективність по відношенню до сухого залишку і жорсткості та продуктивність. Розроблено алгоритм вибору мембранних елементів або їх комбінації для кожного з трьох типів водопровідної води. Запропонована формула розрахунку співвідношення потоків пермеатів одержаних з мембранних елементів різної селективності. Згідно розробленого алгоритму проведені пілотні випробування процесу одержання питної води стабільно високої якості з водопровідної різних типів. Показано, що випробування підтвердили правильність вибору мембранних полотен та адекватність запропонованого алгоритму. На основі результатів пілотних випробувань, була запропонована вдосконалена технологічна схема підготовки питної води у водному вендинговому автоматі. Зокрема, стадії зворотний осмос та домінералізація замінені на одну стадію – зворотний осмос із різною селективністю. Для віддаленого контролю якості та об’єму очищеної води запропоновано використання засобів цифровізації вендингового автомату, що включає сенсори, датчики, контролер з мікропроцесором та програмне забезпечення. Проведено дослідно-промислові випробування на водопровідній воді міста Києва. Встановлено, що в процесі очищення протягом дослідно-промислової експлуатації вдосконаленого водного вендингового автомату індикаторні показники якості питної води, а саме сухий залишок, жорсткість, рН, забарвленість, відповідають вимогам до питної води стабільно високої якості. Визначено ресурс мембранних елементів із різною селективністю, який складає 105 м3 . Продемонстровано, що поєднання вдосконаленої технологічної схеми та цифровізації у водному вендинговому автоматі дає можливість знизити частоту сервісного обслуговування автоматів з 4 разів до 2 разів на рік. В четвертому розділі обґрунтовано економічну доцільність впровадження сучасного підходу до підготовки питної води стабільно високої якості у мембранний водний вендинговий автомат. Здійснено порівняння річних витрат на експлуатацію мереж існуючих та вдосконалених автоматів і продемонстрована економія 39 %. Оцінена екологічна доцільність впровадження водних вендингових автоматів, показана можливість зниження кількості пластикових відходів на 100 000 кг на рік при роботі мережі з 50 одиниць. Наукова новизна роботи полягає в наступному: Вперше показано, що отримання питної води стабільно високої якості з водопровідної води різного складу досягається за рахунок застосування мембранних елементів, виготовлених з полотен, що характеризуються кутом змочування 55±5 і 45±5 градусів та дзета потенціалом при рН 7 -22±2 і -25±2 мВ. Вперше встановлено, що кут змочування та дзета потенціал є маркерами фізико-хімічних властивостей мембранних полотен, які дозволяють прогнозувати їх селективність по відношенню до іонів жорсткості, сухого залишку, гідрокарбонатів та забарвленості. Вперше запропонована формула розрахунку співвідношення потоків пермеату з мембранних полотен, яка прогнозує якість одержаної води в залежності від складу водопровідної, що може бути покладено в основу цифровізації процесу підготовки питної води. Теоретичне та практичне значення результатів роботи полягає в наступному: в роботі описані властивості модифікованих мембранних полотен щодо зниження показників сухий залишок, жорсткість, забарвленість та вмісту сульфатів, гідрокарбонатів, інших сполук. Показано, що модифіковані версії зворотноосмотичних полотен, можуть частково знижувати показники сухий залишок, жорсткість і вміст гідрокарбонатів, та практично повністю знижувати забарвленість води, вміст сульфатів, іонів заліза, марганцю. На відміну від зворотноосмотичних, які практично повністю знижують всі зазначені показники. Це означає, що модифіковані зворотноосмотичні полотна можна використовувати в процесах підготовки питної води, що відповідає і вимогам щодо безпечності, і рекомендаціям щодо фізіологічної повноцінності. Запропоновані маркери фізико-хімічних властивостей полотен, за якими можна передбачити селективність полотен по відношенню до жорсткості, сухого залишку, сульфатів, гідрокарбонатів, забарвленості. Такий підхід суттєво сприятиме подальшим дослідженням модифікованих зворотноосмотичних полотен. В ході пілотних та дослідно-промислових випробувань мембранних елементів, виготовлених з різних полотен, одержано питну воду стабільно високої якості із водопровідної різного складу. Завдяки отриманим результатам вдосконалено існуючу технологію отримання питної води за рахунок заміни двох стадій зворотний осмос та домінералізація на одну стадію зворотний осмос із різною селективністю. Це підтверджується актом впровадження розроблених технологічних рішень на ТОВ «НВО «Екософт». В роботі обґрунтовано використання двох паралельно встановлених мембранних елементів, виготовлених з полотен із різною селективністю, для одержання питної води заданої якості із водопровідної різного складу. Розроблена формула розрахунку співвідношення потоків пермеату одержаного з двох різних елементів в залежності від складу водопровідної води. В роботі сформульовані пропозиції щодо цифровізації систем підготовки води (на прикладі водного вендингового автомату) з метою віддаленого контролю якості одержаної води та продуктивності. Показано, що зниження експлуатаційних витрат за рахунок використання модифікованих мембранних елементів та впровадження цифровізації становить 39 %. Це створює комерційне підґрунтя для широкого впровадження запропонованих підходів. Розроблений підхід створюватиме умови для ширшого впровадження водних вендингових автоматів, що в свою чергу матиме позитивний вплив на екологію, сприятиме виконанню цілей сталого розвитку ООН та реалізації вимог директиви ЄС щодо зменшення впливу одноразових пластикових пляшок.Документ Відкритий доступ Моделі та методи оброблення даних в системах з мікросервісною архітектурою(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Губарєв, Олександр Миколайович; Корнага, Ярослав ІгоровичГубарєв О. М. Моделі та методи оброблення даних в системах з мікросервісною архітектурою, рукопис. Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології», виконана у Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м.Київ, 2026. Останніми десятиліттями розробники програмного забезпечення дедалі частіше відмовляються від монолітних систем і переходять на мікросервіси. Мікросервісна архітектура має кращі можливості для масштабування, більшу гнучкість і легкість в обслуговуванні. Однак, перехід з моноліту на мікросервіси це непросте завдання, оскільки у монолітах присутні приховані залежності, модулі тісно інтегровані один з одним, межі доменів практично відсутні, а процес ручної декомпозиції монолітної системи може бути тривалим і призвести до помилок. Тому дослідження і розробка автоматизованих рішень для переходу з монолітної архітектури на мікросервіси є актуальними на сьогоднішній день. Проблема декомпозиції вже вивчалася у межах різних наукових напрямів. Евристичні та метрик-орієнтовані підходи [98-100] використовували матриці залежностей, метрики зв’язаності та набори правил для поділу систем на сервіси, що дозволило отримати помірний рівень когезії, однак отримані кластери лише частково відповідали межам предметних доменів. Пізніше почали використовувати графові підходи, такі як Service Cutter, IBM Mono2Micro, DacomiCo та GDC-DVF, які використовували графи залежностей та підвищення рівня модульності для покращення структурного поділу системи. На основі результатів попередніх досліджень подальший розвиток отримали більш сучасні підходи, які використовують методи машинного навчання та спрямовані на автоматичне виявлення синтаксичних і семантичних взаємозв’язків між компонентами програмних систем. Desai таін. (2021) запропонували графову нейронну мережу (GNN) для зменшення впливу аномальних компонентів під час рефакторингу монолітних застосунків. Qian та ін. (2023) запропонували підхід глибокої кластеризації з інтеграцією двох представлень архітектури системи (dual-view fusion) для виділення мікросервісів. Yedida та ін. (2021, 2023) використали методи глибинного навчання для розподілу хмарних мікросервісних застосунків. Sellami та ін. (2022) використали ієрархічний алгоритм кластеризації DBSCAN для структурного рефакторингу. Ziabakhsh та ін. (2025) запропонували модель Mo2oM - м’яку кластеризацію (компоненти можуть частково належати до кількох мікросервісів) на основі графової нейронної мережі з використанням глибоких семантичних векторних подань. В результаті використання цих підходів, вдалося суттєво підвищити модульність та семантичну узгодженість кластерів. Однак вони демонструють чутливість до конфігурації даних, складнощі при поєднанні структурних і семантичних ознак, обмежену ефективність при усуненні надлишкових міжмодульних зв’язків та труднощі при узагальненні навчальних моделей для різнорідних програмних доменів. Сьогодні важливим науковим завданням є розробка методів автоматизовано переходу з монолітних програмних систем на мікросервіси, які можуть забезпечити структурну якість, семантичну узгодженість та можливість адаптації до різних предметних середовищ. Розв’язання цієї наукової задачі - необхідна передумова для підвищення масштабованості, надійності та семантичної узгодженості розподілених програмних систем. Мета дисертаційної роботи полягає у підвищенні архітектурної якості програмних систем з мікросервісною архітектурою шляхом дослідження та вдосконалення методів автоматизованого переходу з монолітної архітектури на мікросервісну. Дослідження виконано за допомогою використання методів статичного аналізу вихідного коду, теорії графів, алгоритмів пертворення графових структур (виявлення сильно зв’язаних компонент, надлишкових та циклічних залежностей), алгоритмів кластерного аналізу, графових нейронних мереж, а також багатокритеріального оцінювання внутрішньої узгодженості кластерів та міжкластерної зв’язності. Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному: Удосконалено метод статичного аналізу вихідного коду, який відрізняється від існуючих методів побудовою графа залежностей програмної системи з урахуванням вагових коефіцієнтів вузлів, які розраховані з використанням метрик їх структурної важливості та впливу на збереження зв’язності графа, а також поетапним структурним перетворенням графа залежностей перед кластеризацією (скорочення надлишкових та циклічних залежностей, об’єднання сильнозв’язних компонент), що забезпечує покращення топології графа та підвищує точність виявлення логічно відокремлених компонентів із чітко визначеними архітектурними межами. Вперше розроблено метод динамічного вибору алгоритму кластеризації, який враховує топологічні характеристики графа залежностей програмної системи і відрізняється від існуючих методів використанням механізму прийняття рішень, що дозволяє визначати алгоритм кластеризації відповідно до структурної складності, щільності, зв’язності та інших параметрів графа та підвищити якість декомпозиції для різнорідних архітектурних моделей. Вперше розроблено метод вдосконалення кластерної структури програмної системи, що виконує локальну перебудову кластерів на основі показників внутрішньої зв’язності, міжкластерних залежностей та семантичної узгодженості компонентів і відрізняється від існуючих методів застосуванням механізму вдосконалення, який дозволяє покращити структурні характеристики кластерів і враховує, при цьому, рівень семантичної узгодженості, що обчислюється за векторною подібністю назв та ключових доменних термінів, що дозволяє посилити внутрішню узгодженість кластерів, зменшити міжкластерну зв’язність та покращити відповідність архітектури функціональній структурі програмної системи. Удосконалено метод автоматизованого формування кластерної структури програмної системи шляхом модифікації графової нейронної моделі, який відрізняється від існуючих методів доповненням вхідних ознак вузлів структурними метриками та семантичними маркерами, а також застосуванням багатокритеріальної функції навчання, яка враховує внутрішню узгодженість компонентів, міжкластерну зв’язність і семантичну відповідність, що дозволяє забезпечити підвищення якості формування точності кластерної структури, зниження кількості надлишкових зв’язків і формування семантично однорідних компонентів. Набула подальшого розвитку інформаційна технологія автоматизованої трансформації монолітної архітектури у мікросервісну, яка реалізує повний цикл багатокрокової декомпозиції програмної системи - від статичного аналізу вихідного коду до навчання графової нейронної моделі із використанням поетапного структурного перетворення графа залежностей та динамічного вибору кластеризаційних алгоритмів. Інформаційна система, розроблена на основі запропонованої інформаційної технології, може бути використана для дослідження, моделювання та практичної реалізації процесів декомпозиції програмних систем різної предметної спрямованості. Результати, представлені у дисертаційній роботі, є комплексним вирішенням наукової проблеми забезпечення автоматизованої трансформації монолітних програмних систем у мікросервісну архітектуру з контрольованою міжсервісною зв’язаністю та високим рівнем внутрішньої узгодженості архітектурних компонентів і отримано наукові результати, які становлять вагомий внесок у розвиток інформаційних технологій для системного аналізу, дослідження, розробки архітектури та методів побудови програмних систем на основі мікросервісної архітектури. Проведені експериментальні дослідження та тестування інформаційної системи підтверджують її практичну придатність. Зокрема підвищення показника внутрішньої зв’язності компонентів, зниження кількості міжкластерних зв’язків та досягнення кращої семантичної узгодженості кластерів свідчить про покращення якості отриманої мікросервісної архітектури порівняно з відомими методами. Практичне значення отриманих результатів засвідчено актами впровадження розробленої інформаційної системи в КБ ІС КПІ ім. Ігоря Сікорського та ТОВ «Інтехфорвард». Перспективи подальших досліджень полягають у розширенні можливостей запропонованого підходу, яке полягає у застосуванні методу динамічного аналізу виконання програм, покращенні семантичних моделей за рахунок включення у вектор ознак інформації з документації та інтерфейсів API та дослідженні можливості використання нейромережевих моделей для автоматизованого розподілення структури бази даних між сервісами.Документ Відкритий доступ Методи ідентифікації дублювання даних у галузево-розподілених інформаційних системах на основі онтологій та аналізу структурних залежностей(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Власюк, Євгеній Романович; Ролік, О. І.Власюк Є.Р. Методи ідентифікації дублювання даних у галузево-розподілених інформаційних системах на основі онтологій та аналізу структурних залежностей. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 126 – Інформаційні системи та технології в галузі знань 12 – Інформаційні технології. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена вирішенню проблеми ідентифікації дублювання даних в галузево-розподілених інформаційних системах. Галузево-розподілені інформаційні системи оброблення та аналізу даних застосовуються компаніями за потреби оброки та аналізу даних, які мають різну природу, походження, відносяться до різних сфер та галузей. Для оброблення, аналізу та оцінки якості, різних за своєю суттю, даних, потрібні спеціалізовані правила і політики, які враховують специфіку даних. Необхідність в поєднанні доменних правил оцінки та оброблення даних з глобальними політиками, що мають виконуватись незалежно від специфіки даних, забезпечується федеративною моделлю управління галузево-розподіленими системами. Існуючі методи оцінки якості даних і зокрема, ідентифікації дублювання даних, потребують адаптації і оптимізації до федеративної моделі, яка застосовується в галузево-розподілених інформаційних системах оброблення та аналізу даних. Проведено аналіз існуючих методів оцінки унікальності та дублювання даних. Досліджено метод зіставлення сутностей і його застосування в галузево-розподілених системах оброблення і аналізу даних, в яких часто проявляється явище синонімії по відношенню до об’єктів зберігання оригінальних даних, отриманих від програмних систем джерел даних. Це явище призводить до зменшення ефективності існуючих методів ідентифікації дублювання даних, а також до підвищення їх рівня складності і, як наслідок, часу виконання. Для забезпечення підвищення ефективності ідентифікації дублювання даних, в роботі запропоновано метод ідентифікації дублювання об’єктів даних з використанням онтологій. Створено математичну модель методу з використанням описових, структурних атрибутів онтології, а також методу з комбінуванням описових і структурних атрибутів. Розроблено модель онтології галузі інформаційно-сервісного бізнесу. Для оцінки якості онтології створена онтологія порівняна з існуючою онтологією з відкритим кодом. Якісні характеристики онтології є достатніми для проведення експериментального дослідження методу ідентифікації дублювання об’єктів даних з використанням онтології. Моделювання методу ідентифікації дублювання об’єктів даних з використанням онтології довело доцільність комбінування описових і структурних атрибутів онтології при визначенні дублювання об’єктів даних. Описові атрибути дозволяють врахувати семантичну схожість об’єктів даних, а структурні атрибути використовуються для: ідентифікації схожості об’єктів даних по критерію спільного батьківського класу; врахування ієрархічності і наслідування сутностей; визначення наявності зв’язку з однаковою сутністю; врахування лінійних і структурних зв’язків. Запропонований комбінований метод щонайменше на 25% кращий за методи з використанням лише описових або лише структурних атрибутів онтології при умові використання онтології, якісні характеристики якої не поступаються відповідним характеристикам розробленої онтології. Для комплексного вирішення питання ідентифікації дублювання даних в галузево-розподілених системах оброблення та аналізу даних розглянуто і вирішено проблему ідентифікації дублювання продуктів даних. На відміну від оригінальних даних, отриманих з систем джерел даних, продукти даних представляють собою набори даних, що створені шляхом трансформації даних в рамках галузево-розподілених систем оброблення даних. Саме продукти даних використовуються кінцевими користувачами, а тому недостатній рівень якості цих даних безпосередньо вплине на сприйняття даних і правильність прийняття бізнес-рішень. Для вирішення задачі виявлення дублювання продуктів даних запропоновано метод ідентифікації дублювання продуктів даних на основі аналізу структурних задежностей. Розроблено математичну модель цього методу, яка базується на математичному апараті теорії графів. Процес виявлення дублювання продуктів даних складається з етапу побудови графів залежностей продуктів даних і етапу порівняння графів залежностей продуктів даних. Проаналізовано методи збору метаданих для побудови графів залежностей продуктів даних, зокрема метод на основі журналів повідомлень. Виявлений недолік даного методу, який полягає в низькій точності побудови графів залежностей при використанні недостатнього проміжку часу для аналізу журналів повідомлень. Для вирішення виявленого недоліку запропоновано метод побудови графів залежностей продуктів даних на основі синтаксичних дерев коду. Запропонований метод відрізняється від існуючого побудовою синтаксичних дерев коду на основі вихідного програмного коду застосунків обро даних і ідентифікацією залежних об’єктів зберігання даних, що дає змогу не використовувати журнал повідомлень і уникнути проблеми низької точності графів залежностей при використанні недостатньої кількості записів журналів повідомлень. Експериментальні дослідження запропонованого методу побудови графів залежностей на основі синтаксичних дерев коду демонструють точність побудови графів залежностей на рівні 90% з можливістю подальшого збільшення за рахунок покращення програмного модуля аналізатора коду. Для оцінки дублювання продуктів даних, проаналізовано існуючі методи порівняння направлених ациклічних графів, як представляють залежності між застосунками оброблення даних і об’єктами зберігання даних. Виявлено недолік існуючого методу, що полягає в погіршенні точності порівняння графів за умови великої кількості залежних об’єктів, що мають однакові імена, але є різними сутностями. Для покращення точності порівняння направлених ациклічних графів продуктів даних в середовищі галузево-розподілених систем оброблення та аналізу даних, де існує велика кількість об’єктів даних з однаковими іменами, які представляють різні сутності, запропоновано комбінований метод порівняння направлених ациклічних графів залежностей продуктів даних. Розроблений метод відрізняється від існуючого інтеграцією з методом ідентифікації дублювання об’єктів даних, а саме використанням списку дубльованих об’єктів даних при порівнянні відповідних вершин графів залежностей продуктів даних, а також врахуванням рівня вершини. Це дозволяє досягти на 6% кращої ефективності в порівнянні з існуючим методом порівняння направлених ациклічних графів залежностей продуктів даних. Розроблені методи ідентифікації дублювання об’єктів даних і продуктів даних використано при розробленні інформаційної технології оцінки якості даних в галузево-розподілених системах оброблення та аналізу даних. Запропонована інформаційна технологія використана при побудові галузево-розподіленої інформаційної системи управління процесом оброблення та аналізу даних компанії інформаційно-сервісного бізнесу. Розроблено функціональні та структурні схеми такої системи. Розглянуто процес модернізації системи від монолітної і централізованої до галузево-розподіленої і федеративної. Визначені деталі реалізації основних підсистем продуктового і операційного рівнів системи, а також створені програмні модулі для інтеграції онтології, побудови синтаксичних дерев коду, оброблення та аналізу даних, з використанням хмарного середовища, платформи управління даними і брокером повідомлень. Розроблена інформаційна система дозволяє комплексно оцінювати якість даних і виявляти дублювання первинних даних, а також продуктів даних, при цьому використовуючи виключно метадані без використання даних бізнес-користувачів. Це дає змогу застосовувати розроблену інформаційну систему в середовищі жорского контролю доступу до даних, а також забезпечувати процес оцінки якості великого об’єму даних. Запропоновані методи та розроблена інформаційна галузево-розподілена система оброблення та аналізу даних можуть бути використані для забезпечення управління життєвим циклом даних, створення продуктів даних, покращення якості оригінальних даних і аналітичних продуктів даних.Документ Відкритий доступ Інформаційна технологія визначення впливу дописів в соціальних мережах на курси криптовалют(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Мягкий, Михайло Юрійович; Гавриленко, Олена ВалеріївнаМягкий М.Ю. Інформаційна технологія визначення впливу дописів в соціальних мережах на курс криптовалют - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 126 – Інформаційні системи та технології в галузі знань 12 – Інформаційні технології – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена розробці інформаційної технології інтелектуального аналізу даних для прогнозування курсу криптовалют на основі впливу публікацій у соціальних мережах. Актуальність дослідження обумовлена зростанням обсягів інформації про криптовалюти, високою волатильністю ринку та відсутністю інструментів перевірки достовірності контенту, що поширюється в інформаційному просторі. Відповідно до цього, виникає необхідність у створені інформаційної технології, здатної аналізувати поведінкові фактори, оцінювати публікації експертів і враховувати їх емоційне забарвлення, з метою підвищення точності прогнозів і зниження ризиків для інвесторів. Запропонована інформаційна технологія базується на методах машинного навчання, статистичного аналізу даних, а також багато-агентному підході, що забезпечує побудову якісних рекомендаційних моделей для прийняття рішень на ринку криптовалют. У першому розділі наведено огляд сучасного стану розвитку інформаційних технологій у сферах фінансового аналізу та прогнозування, зокрема щодо криптовалютних ринків. Розглянуто основні підходи до побудови систем інтелектуального аналізу даних, що використовуються для дослідження динаміки курсів криптовалют та впливу зовнішніх факторів, таких як публікації у соціальних мережах. Наведено огляд сучасних наукових досліджень і практичних розробок у галузі прогнозування курсів криптовалют із застосуванням методів машинного навчання, статистичного аналізу та обробки природної мови. Виконано аналіз переваг і обмежень існуючих моделей прогнозування, визначено їхню ефективність у реальних ринкових умовах. Окрему увагу приділено використанню багатоагентних систем і нейронних мереж для автоматизованої обробки даних, ранжування експертів та формування рекомендаційних висновків. В рамках даного розділу встановлено, що: – застосування машинного навчання у поєднанні з методами поведінкового аналізу дозволяє підвищити точність прогнозів та забезпечити адаптивність системи до мінливих ринкових умов; – зростання ролі криптовалют у глобальній економіці та потреба у достовірних прогнозах визначають необхідність подальшого розвитку інформаційних технологій у напрямі створення гібридних моделей, здатних ефективно інтегрувати різні джерела даних і враховувати поведінкові чинники впливу на ринок. У другому розділі виконаного наукового дослідження здійснено огляд, порівняння, аналіз існуючих методів прогнозування курсу криптовалют і аналізу публікацій у соціальних мережах; надано обґрунтування обрання апарату дослідження, застосованого в процесі проєктування інформаційної технології прогнозування курсу криптовалют на основі експертних дописів; отримано нові алгоритмічні моделі та визначено архітектуру інформаційної технології. Наведено моделі кооперативного та послідовного врахування впливів експертів адекватно відтворюють інформаційну взаємодію між «гравцями» ринку (експертами, каналами, індикаторами), що дозволяє трактувати експертів як агентів з вагами впливу, враховують інформаційні обмеження та способи їхнього впливу на попит/пропозицію. Проведено огляд і порівняльний аналіз одноагентного і багатоагентного підходів до оброблення даних і прийняття рішень відносно подальших фінансових операцій. Встановлено, що одноагентний підхід до агрегування даних і керування вагами експертів порівняно з багатоагентним має переваги у контролі якості, простоті інтеграції джерел і безпеці даних. В розділі наведено два основні модулі – аналітична та обробки даних, що входять до складу інформаційної технології. Аналітичний модуль включає в себе побудований базовий алгоритм АУДСМ (алгоритм прогнозування з урахуванням дописів експерта в соціальних мережах) та його модифікації. Модуль обробки даних складається з алгоритмів: визначення часових проміжків; експертів та їх ранжування; визначення криптовалют та їх бірж; визначення джерел інформації. В рамках даного модуля застосовуються: апарати теорії алгоритмів, теорії ймовірностей, математичної статистики, інтелектуального аналізу даних і СППР. Реалізовано повний конвеєр обробки текстів: очищення (видалення шумових символів, посилань, спецсимволів, HTML-тегів), нормалізація, токенізація та векторизація (BERT), визначення емоційної забарвленості (позитивна/нейтральна/негативна), синхронізація часових міток публікацій з ринковими даними. В якості метрики точності прогнозу використано MAPE. В розділі наведено результати експериментального порівняння покращення показників точності отриманого алгоритму АУДСМ з результатами ARIMA та експоненційного згладжування, що демонструє суттєво меншу похибку MAPE та кращу узгодженість прогнозів. Описано практичне застосування АУДСМ, що дозволяє формувати рекомендації відносно дій користувача з активом (утримувати/придбати/продати) на основі інтеграції ринкових і соціальних сигналів. Описано модифікації АУДСМ для роботи в умовах ризику та невизначеності: АУДОЕСМ, АПУДГЕСМ. В даному розділі наукового дослідження детально розглянуто дві ситуації: рішення приймаються в умовах ризику (хибний добір експертів, цілеспрямована дезінформація), та рішення приймаються в умовах невизначеності (висока нестабільність ринку, неповнота факторів, мем-/треш-коїни). Для досягнення даної мети було використано модифікації АУДСМ: – АУДОЕСМ: алгоритм з урахуванням дописів основного експерта; забезпечує фокусування на найбільш впливовому експерті та зменшує шум у вузьких часових інтервалах. – АПУДГЕСМ: алгоритм з урахуванням дописів групи експертів; моделює кооперативний вплив і підвищує стійкість оцінок. Для кожної модифікації виконано інтеграцію сигналів сентимент-аналізу з часовими рядами (ARIMA/LSTM), уточнено правила масштабування ваг експертів і часових лагів. Наведено аналіз ефективності: найвищі результати серед розглянутих реальних сценаріїв демонструють модифікації, що одночасно враховують ризики та невизначеність, із перевагою за MAPE над базовими ARIMA та методами експоненційного згладжування. В рамках даного розділу встановлено, що: – Результати використовуються для формування рекомендацій щодо подальших фінансових дій користувача відносно криптоактивів (утримувати, купити або продати) та інтегруються в архітектуру аналітичного модуля рекомендаційної системи. – Базовий алгоритм АУДСМ є основою для всіх модифікацій; останні підвищують якість прогнозу в альтернативних умовах інформаційного середовища і ринку. У третьому розділі виконаного наукового дослідження проведено порівняльний аналіз середовищ і підходів, придатних для симуляції процесів формування курсу криптовалют та оцінювання ефективності алгоритмів прогнозування. Для проведення експериментів створено власне симуляційне середовище на мові Python, яке моделює поведінку гравців ринку, що взаємодіють із обраною криптовалютою шляхом купівлі, продажу або утримання активу. Кожен гравець у симуляції має власну стратегію прийняття рішень і рівень раціональності, а також можливість враховувати або ігнорувати публікації експертів у соціальних мережах. Це дозволяє дослідити, як інформаційні чинники впливають на зміну ринкової динаміки та, відповідно, на формування курсу криптовалюти. В описаній моделі реалізовано динамічну взаємодію користувачів, яка призводить до коливань курсу, що відтворюють типову ринкову поведінку. Симуляція дозволяє наочно продемонструвати, що публікації експертів є одним із ключових факторів впливу на цінові коливання, особливо у короткостроковій перспективі. Паралельно з формуванням курсу відбувається незалежне прогнозування за допомогою різних алгоритмів, зокрема АУДСМ, його модифікацій (АУДОЕСМ, АПУДГЕСМ), а також традиційних статистичних моделей (ARIMA, експоненційне згладжування). Оцінювання точності прогнозів здійснювалося за допомогою метрик MAPE та аналогічних показників, що дозволило кількісно порівняти якість різних підходів. Представлено серію експериментів, у яких симульовано динамічне формування курсу з подальшою оцінкою точності прогнозів у режимі реального часу. Додатково проведено реальні дослідження на прикладі криптовалюти DOGE із використанням історичних даних біржі Binance та публікацій Ілона Маска за 2021 рік, які продемонстрували статистично значущий вплив дописів на зміну курсу. В рамках дослідження використано нейронну мережу типу LSTM (Long Short-Term Memory), здатну враховувати часові залежності та контекст послідовних подій. Це дозволило покращити реакцію моделі на короткострокові інформаційні імпульси, що особливо важливо при аналізі ефекту публікацій у соціальних мережах. Проведені експерименти показали, що якість прогнозів суттєво зростає у випадках, коли враховується емоційна та інформаційна складова публікацій саме у моменти їхнього впливу. В рамках даного розділу встановлено, що: – отримані результати підтвердили ефективність розроблених алгоритмів: прогнозовані значення виявилися більш точними та ближчими до фактичних, ніж у класичних методів. Це свідчить про доцільність використання інформаційного аналізу публікацій у поєднанні з часовими рядами для підвищення точності прогнозування курсу криптовалют; – практичне застосування запропонованої симуляційної моделі та розроблених алгоритмів полягає у створенні торгових стратегій, формуванні рекомендацій для інвесторів та проведенні аналітики ринкових трендів з урахуванням поведінкових та інформаційних факторів. У четвертому розділі дисертаційного дослідження значну увагу приділено питанням обробки, збереження та інтеграції даних, необхідних для реалізації інформаційної технології прогнозування курсу криптовалют на основі аналізу публікацій у соціальних мережах. Як основний інструмент проєктування багаторівневої архітектури системи обрано мову програмування Python та фреймворк FastAPI, що забезпечує ефективну взаємодію між компонентами обробки даних, алгоритмічними модулями та базами даних. В даному розділі наведено діаграму класів інформаційної технології прогнозування, описано архітектуру взаємодії між модулями збору, очищення, збереження та аналітики даних, а також описано інтеграцію з API соціальних мереж і криптовалютних бірж. Для забезпечення стабільності обміну потоками даних описано побудову модифікації структури на основі Kafka Connect, що дозволяє здійснювати обробку великих обсягів інформації в реальному часі. Також представлено схему інформаційної технології прогнозування курсу криптовалют, що базується на поєднанні інтелектуального аналізу текстів, обробки часових рядів і нейронних мереж типу LSTM. Ця схема передбачає три основні рівні: – рівень збору даних (отримання інформації з соціальних мереж і біржових платформ); – рівень обробки (очищення, нормалізація, визначення сентименту, векторизація текстів, побудова часових зв’язків); – рівень аналітики та прогнозування (застосування алгоритмів АУДСМ і його модифікацій для побудови прогнозів і формування рекомендацій). Отримані результати мають як теоретичне, так і практичне значення. Запропоновані методи, алгоритми та архітектурні рішення можуть стати основою для побудови інтелектуальних аналітичних систем, здатних прогнозувати поведінку криптовалютних ринків і надавати користувачам рекомендації щодо прийняття фінансових рішень на основі комплексного аналізу даних соціальних мереж і ринкової динаміки.Документ Відкритий доступ Високоточне локальне електроосадження міді для електрохімічного 3D-друку(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Котик, Михайло Михайлович; Васильєв, Георгій СтепановичКотик М.М. Високоточне локальне електроосадження міді для електрохімічного 3D-друку. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 «Хімічні технології та інженерія». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2026. Актуальність дослідження. Адитивне виробництво або 3D-друк – це технологія виробництва, що стрімко розвивається. Вона дозволяє швидко виготовляти складні деталі викорстовуючи агрегаційний підхід, коли виріб створюють покроковим з'єднанням часток конструкційного матеріалу. У 3D-друці застосовується широке різноманіття матеріалів, від полімерів до композитів, і цей спектр зростає. Однак, адитивне виробництво з металу залишається проблемою для багатьох галузей промисловості. Традиційні технології адитивного виробництва з металів, такі як лазерне спікання, лазерне або електронно-променевого плавлення та струменеві методи нанесення потребують високих енергетичних витрат, спеціальних умов та підготовки витратних матеріалів. Технології електрохімічного 3D-друку (Electrochemical Additive Manufacturing, ECAM) розглядаються як перспективна альтернатива для таких методів. Електрохімічне осадження здійснюється при кімнатній температурі та атмосферному тиску, що зменшує енергоємність процесу у 10–20 разів. ECAM не потребує нагрівання матеріалу до температур плавлення, а формування металевого шару відбувається через контрольований електрохімічний процес відновлення іонів. Це дозволяє отримувати високочисті, рівномірні та щільні метали без термічних деформацій, окиснення чи залишкових напружень, притаманних термічним методам. Електрохімічний 3D-друк забезпечує унікальну перевагу – атомарну точність керування ростом шару, можливість локального осадження в межах мікрокапіляра та формування металів без плавлення. Процес може бути повністю масштабований і керований через електричний струм, концентрацію іонів та геометрію подачі електроліту, що відкриває нові можливості для адитивного виготовлення мікрокомпонентів із високою точністю позиціонування (3–10 мкм). Таким чином, електрохімічний 3D-друк поєднує високу просторову роздільну здатність, низьку енергоємність і можливість формування багатошарових структур із різних металів у єдиному процесі без використання високих температур. Його розвиток є важливим етапом на шляху до створення низькотемпературних адитивних технологій, придатних для мікроелектроніки, сенсорних систем, біомедичних імплантатів та гнучких провідників. Ефективне впровадження електрохімічного 3D-друку потребує глибокого наукового обґрунтування процесів локального електроосадження з малогабаритним рухомим анодом, зокрема встановлення взаємозв’язку між електрохімічними, геометричними та кінематичними параметрами процесу і структурно-функціональними властивостями отриманих матеріалів. Отже, актуальність дисертаційної роботи обумовлена необхідністю створення науково обґрунтованої методології керування процесами локального електрохімічного осадження в умовах обмеженого об’єму електроліту, що дозволить підвищити точність, рівномірність і відтворюваність формування металевих структур при мінімальних енергетичних затратах. Методи дослідження. Робота базується на поєднанні теоретичного моделювання електрохімічних процесів у середовищі COMSOL Multiphysics та експериментальної апробації при електрохімічному 3D-друці. Вплив складу електроліту на його розсіювальні здатності досліджували методами потенціодинамічної поляризації та кондуктометрії із застосуванням потенціостату-гальваностату VersaStat3-200 з модулем імпедансу. Сформовані методом електрохімічного 3D-друку об’єкти аналізували із використанням методів 3D-профілометрії, оптичної та електронної мікроскопії. Структуру електрохімічно надрукованих матеріалів досліджували методом рентгеноструктурного аналізу, корозійну стійкість визначали методом поляризаційного опору, твердість - методом вдавлювання індентора Берковича. Для обробки та аналізу даних виконували в середовищах MS Excel та OriginLab. Основні результати. На процес локального електроосадження впривають такі фактори: електричні (густина струму, розподіл електричного поля між катодом і анодом, напруга на електродах та відстань між ними), хімічні (склад електроліту, концентрація основного компоненту, наявність в розчині добавок), фізичні (температура, властивості поверхні катода), масообмінні (перемішування електроліту, швидкість дифузії електродів до поверхні катода). Встановлено, що вплив електропровідності електроліту, нахилу катодної поляризаційної кривої та відстані між капіляром і поверхнею осадження на розподіл товщини осаду є нелінійним. Для забезпечення осадження міді в межах робочої зони капіляра з точністю понад 95 % необхідно дотримуватись таких умов: відстань між краєм капіляра та поверхнею не більше 0,5 мм, електропровідність електроліту не перевищує 0,02 См/см, а нахил катодної поляризаційної кривої має бути не меншим за 2000 мА/(В·см2). Досліджено вплив складу електроліту на поляризаційні характеристики катодного процесу осадження міді. Експериментально встановлено, що варіювання концентрації іонів Cu2+, сірчаної кислоти та KCl практично не спричиняє помітних змін нахилу катодної поляризаційної кривої в умовах локального електроосадження. Водночас введення поверхнево-активних речовин, зокрема желатину та добавки RUBIN T-200, суттєво впливає на кінетику катодного процесу, змінюючи характер перебігу електродної реакції. Експериментально встановлено оптимальний склад електроліту (200 г/дм3 CuSO4, 60 г/дм3 H2SO4, 0,2 г/дм3 KCl та добавка RUBIN T-200), в якому досягнутий обернений нахил катодної поляризаційної кривої становить 2120 мА/(В·см2). Морфологічний аналіз показав, що при густині струму 10–20 мА/см2 формуються рівномірні дрібнокристалічні осади зі світлим блиском, тоді як підвищення густини до 40–50 мА/см2 спричиняє формування грубозернистої структури та збільшення внутрішніх напружень. При густині струму понад 50 мА/см2 спостерігається утворення пористих і тріщинуватих осадів, що свідчить про зниження когезійної міцності. Оптимальна густина струму для стабільного локального осадження міді не перевищує 40 мА/см2. Методом 3D-профілометрії підтверджено відповідність між експериментальними та розрахунковими профілями осадженого металу. Відхилення товщини у периферійних зонах пояснюється появою розтягувальних внутрішніх напружень, зумовлених вбудовуванням поверхнево-активних речовин у кристалічну решітку металу. Мідь, надруковану за допомогою 3D-друку, порівнювали з виготовленою за металургійною технологією. Рентгенівський дифракційний аналіз показує основні характерні піки кристалічних граток міді. Морфологічні дослідження за допомогою скануючої електронної мікроскопії (СЕМ) показують на порядок більші кристаліти міді, надрукованої за допомогою 3D-друку, порівняно з гальванічним методом виготовлення, завдяки імпульсному режиму 3D-друку та гальванічною технологіями. Методом SEM та XRD аналізу виявлено, що локально осаджена мідь має кристаліти на порядок більші, ніж гальванічна, через те, що внаслідок циклічного руху малогабаритного анода над поверхнею катода при 3D-друці осадження відбувається в імпульсно-подібному режимі. Також встановлено, що у при локальному осадженні міді формується переважна кристалографічна орієнтація у напрямку (311), тоді як у гальванічній міді домінує орієнтація (111). Виміряні механічні властивості електроосадженої міді. Мікротвердість за шкалою Мейєра становить 3,1-3,3 ГПа, модуль Юнга 100,1-97,1 ГПа та коефіцієнти пластичності 0,88-0,87. Властивості електрохімічно осадженої та надрукованої за допомогою 3D-друку міді дуже близькі. Корозійну стійкість друкованої міді оцінювали в розчині NaCl з концентрацією 3,5%. Методом поляризаційного опору показано, що швидкість корозії надрукованої міді становить 7,4 мА/см2, що нижче за швидкість корозії металургійної міді 11,1 мА/см2, але трохи вище за швидкість корозії міді, отриманої гальванічним методом - 6,9 мА/см2. Наукова новизна отриманих результатів Наукова новизна результатів досліджень полягає у розробленні комплексного підходу до моделювання та експериментальній верифікації параметрів локального електроосадження, а також у порівняльному дослідженні фізико-механічних властивостей міді, отриманої методом електрохімічного 3Dдруку з міді. 1. Методом комп’ютерного моделювання у середовищі COMSOL Multiphysics вперше визначено та обґрунтовано параметри, які забезпечують локальне осадження міді на 85 % в області, обмеженій діаметром капіляра. Для сульфатного електроліту це: відстань між краєм капіляра та поверхнею не перевищує 0,5 мм, електропровідність електроліту не перевищує 0,02 См/см, нахил катодної поляризаційної кривої є не меншим за 2000 мА/(В·см2). 2. Методом SEM та XRD аналізу виявлено, що локально осаджена мідь має кристаліти на порядок більші, ніж гальванічна, через те, що внаслідок циклічного руху малогабаритного анода над поверхнею катода при 3D-друці осадження відбувається в імпульсно-подібному режимі. Також встановлено, що у при локальному осадженні міді формується переважна кристалографічна орієнтація у напрямку (311), тоді як у гальванічній міді домінує орієнтація (111). 3. Встановлено, що мікротвердість Майєра (3,1–3,3 ГПа), модуль Юнга (100,1–97,1 ГПа) та коефіцієнти пластичності (0,88–0,87) гальванічної та локально осадженої міді є дуже близькими. При цьому мікротвердість електрохімічно осадженої міді приблизно на 50% вища, ніж у металургійної міді. 4. Визначено, що швидкість корозії локально осадженої міді (7,4 мА/см2) займає проміжне положення між металургійною (11,1 мА/см2) та гальванічною міддю (6,9 мА/см2) у 3,5 % розчині NaCl. Електрохімічно осаджена мідь демонструє приблизно на 35% вищу корозійну стійкість, ніж металургійна. Практичне значення роботи. Результати роботи безпосередньо можуть бути використані для конструювання системи електрохімічного 3D-друку, що є новим та перспективним напрямом у виробництві металевих деталей. Ця технологія дозволяє виготовляти металеві вироби за кімнатної температури, що суттєво зменшує енергетичні витрати порівняно з високоенергетичними методами, такими як селективне лазерне плавлення чи електронно-променеве плавлення. Підібрано та верифіковано оптимальний склад сульфатного електроліту міднення, який дозволяє досягти необхідних електрохімічних характеристик. Обраний електроліт містить 200 г/дм3 CuSO4, 60 г/дм3 H2SO4, 0,2 г/дм3 KCl та добавку RUBIN T-200. Величина оберненого нахилу катодної поляризаційної кривої для цього складу становить 2120 мА/(В·см2). Обраний склад електроліту забезпечує локальне осадження металічної міді в межах робочого капіляра на рівні не менше ніж 95%. Експериментально підтверджено, що об’єкти з міді, отримані методом електрохімічного 3D-друку, мають фізико-хімічні властивості, які є порівнянними або навіть кращими за властивості міді, яка отримана традиційним металургійним методом, що дозволяє використовувати електрохімічний 3D-друк як альтернативну промислову технологію адитивного виробництва з металу.Документ Відкритий доступ Резистивне заземлення нейтралі розподільної мережі 20 кВ(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Буряк, Анна Романівна; Кирик, Валерій ВалентиновичБуряк А.Р. Резистивне заземлення нейтралі розподільної мережі 20 кВ. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. У дисертаційній роботі вирішується комплекс науково-прикладних завдань, пов’язаних із обґрунтуванням, моделюванням та оптимізацією режимів роботи розподільних електричних мереж середньої напруги 20 кВ за умов резистивного заземлення нейтралі. Актуальність теми зумовлена необхідністю підвищення надійності та безпеки функціонування розподільних мереж у процесі модернізації енергосистеми України – зокрема, переходу з класів напруг 6(10) кВ на 20 кВ, інтеграції відновлюваних джерел енергії та впровадження концепції Smart Grid. Дослідження поєднує аналіз сучасного стану мереж 20 кВ, розроблення математичних моделей та імітаційних сценаріїв аварійних режимів, а також застосування інтелектуальних методів аналізу даних для визначення оптимального опору нейтрального резистора. В результаті вибрано науково обґрунтовані підходи, які враховують складність і багатофакторність задачі, та доведено доцільність резистивного заземлення нейтралі як засобу підвищення показників надійності та електробезпеки мереж 20 кВ. У першому розділі дисертації проведено аналіз сучасного стану і тенденцій розвитку розподільних мереж напругою 20 кВ, що дозволило виявити ключові проблеми їх функціонування. Особливу увагу приділено аналізу режимів заземлення нейтралі – ізольованому, компенсованому та резистивному – та їх впливу на показники роботи мережі. Встановлено, що ізольована нейтраль різко підвищує ризик небезпечних перенапруг на неушкоджених фазах і ускладнює підтримання стійкості режиму, тоді як компенсоване заземлення нейтралі характеризується складністю практичної реалізації та недостатньою селективністю релейного захисту в умовах реальних аварій. Натомість показано, що резистивне заземлення нейтралі забезпечує найбільш збалансоване поєднання експлуатаційної надійності, електробезпеки та економічної доцільності. Водночас підкреслено, що ефективність цього підходу суттєво залежить від правильного вибору величини опору заземлювального резистора, що потребує розроблення науково обґрунтованих методів його визначення. В цілях пошуку перспективних напрямків вирішення зазначеної проблеми виконаний аналіз міжнародного досвіду впровадження мереж напругою 20 кВ: показано, що у Німеччині, Франції, Польщі та скандинавських країнах перехід до класу напруги 20 кВ із резистивним заземленням нейтралі довів свою ефективність і доцільність. Ці результати обґрунтували вибір напрямку подальших досліджень, орієнтованих на визначення оптимальних параметрів резистивного заземлення для розподільних мереж. Другий розділ присвячено методології дослідження, яка враховує складність і взаємозв’язок усіх етапів. Розроблено комплексний підхід, що поєднує детальне математичне моделювання післяаварійних режимів у програмних середовищах MATLAB/Simulink та DIgSILENT PowerFactory із застосуванням алгоритмів інтелектуальної обробки даних. Зокрема, для аналізу великого обсягу результатів моделювання використано методи нечіткого кластерного аналізу (алгоритми K-Means, DBSCAN, ієрархічна кластеризація). Сформовано репрезентативну вибірку параметрів мережі і аварійних ситуацій, визначено типові сценарії однофазних замикань на землю, перенапруг та роботи релейного захисту. Обґрунтовано доцільність застосування кластерного аналізу: цей підхід дозволив згрупувати схожі аварійні режими та виявити приховані закономірності, недоступні при традиційному аналізі. За допомогою кластеризації визначено оптимальні діапазони опору резистора нейтралі, за яких забезпечуються стійкість режимів і коректна робота захистів. Розроблений метод був апробований на множині сценаріїв і створив теоретико-методичне підґрунтя для подальших досліджень. У третьому розділі представлено створену математичну модель типової розподільної мережі 20 кВ та викладено результати її імітаційного дослідження. Модель враховує структуру міських і сільських мереж, параметри повітряних та кабельних ліній різної довжини, трансформаторів, характер навантаження, а також можливість підключення розподілених генераторів (відновлюваних джерел енергії). На основі цієї моделі проведено серію чисельних експериментів для різноманітних сценаріїв однофазних замикань на землю з різними значеннями опору нейтрального резистора. Результати моделювання показали, що правильний вибір опору резистора нейтралі суттєво впливає на розвиток аварійного режиму: при оптимальному опорі значно знижуються амплітуди струмів замикання на землю, обмежуються перенапруги на непошкоджених фазах і забезпечується коректне спрацювання релейного захисту без хибних або пропущених спрацювань. Порівняльний аналіз різних значень опору продемонстрував, що при резистивному заземленні з опором у середньому діапазоні досягається найкращий баланс між вимогами надійності та електробезпеки. Занадто малий опір (наближений до жорсткого заземлення) призводить до надмірно великих струмів КЗ і перевантаження обладнання, тоді як занадто великий опір (наближений до ізольованої нейтралі) спричиняє небезпечні перенапруги і ускладнює виявлення пошкоджень. Кластерний аналіз отриманих результатів дозволив виділити групи режимів із подібними характеристиками та точно окреслити діапазони параметрів, у межах яких мережа працює стабільно. На основі цього узагальнення запропоновано алгоритм підтримки прийняття рішень для вибору оптимального опору резистора нейтралі конкретної мережі. Цей алгоритм інтегрує результати імітаційного моделювання з методами кластеризації, автоматично визначаючи рекомендоване значення опору з урахуванням особливостей топології та режимів конкретної мережі. Запропонований підхід може бути реалізований у диспетчерських системах керування (SCADA, ADMS) для допомоги інженерам і операторам у режимі реального часу. У четвертому розділі розроблено практичні рекомендації щодо впровадження отриманих наукових результатів у діяльність операторів систем розподілу. Розглянуто питання інтеграції створеного алгоритму оптимізації опору нейтралі в існуючу інфраструктуру Smart Grid. Зокрема, запропоновано архітектуру цифрової платформи на основі концепції «цифрового двійника» розподільної мережі 20 кВ. Цифровий двійник мережі, оснащений інтелектуальним модулем кластерного аналізу, дозволяє у перспективі прогнозувати розвиток аварійних ситуацій і вживати превентивних заходів. Реалізація таких рішень відкриває можливості для адаптивного налаштування параметрів релейного захисту під поточний стан мережі, своєчасного переключення конфігурації мережі або підключення систем накопичення енергії з метою мінімізації наслідків аварій. Запровадження рекомендацій дисертації здатне підвищити ефективність експлуатації мереж – знизити частоту та масштаби відключень, покращити якість електропостачання та безпеку обслуговування мережевого обладнання. Наведено етапи практичної реалізації запропонованого підходу та обговорено питання сумісності з програмно-технічними комплексами сучасних розподільних компаній. Наукова новизна роботи полягає в тому, що вперше запропоновано використовувати методи кластерного аналізу для оптимізації параметрів режиму нейтралі розподільних мереж 20 кВ. Розроблено оригінальний алгоритм визначення оптимального діапазону опору резистивного заземлення нейтралі на основі поєднання результатів імітаційного моделювання з інтелектуальною обробкою даних. На відміну від відомих підходів, цей алгоритм враховує специфіку конкретної мережі (структуру, параметри та характер навантаження) і автоматично знаходить компромісне рішення, яке забезпечує високий рівень надійності та безпеки. Отримане рішення формує методичну базу, що може бути поширена на інші рівні напруги та інтегрована у сучасні системи керування електричними мережами (Smart Grid), розширюючи інструментарій управління режимами мереж з альтернативними джерелами енергії. Практичне значення результатів дисертації визначається можливістю їх безпосереднього впровадження у практику проєктування й експлуатації розподільних електричних мереж України. Використання розробленого алгоритму вибору опору нейтралі дає змогу енергетичним компаніям оптимізувати режими роботи мереж 20 кВ відповідно до реальних умов, підвищити надійність електропостачання споживачів та зменшити ризик технологічних порушень. Запропонований підхід сприяє також зниженню рівня аварійності та техногенних пошкоджень обладнання, обмеженню небезпечних перенапруг і втрат електроенергії при однофазних замиканнях. Важливо, що методика забезпечує ефективну інтеграцію відновлюваних джерел енергії та систем накопичення в розподільні мережі, підтримуючи стабільність і керованість енергосистеми за нових умов. Окремі результати дослідження вже впроваджено у навчальний процес кафедри електричних систем та мереж НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського» (для оновлення змісту дисциплін з діагностики та управління режимами електромереж), оприлюднено на фахових науково-технічних конференціях та опубліковано у профільних виданнях. таким чином, проведене дослідження робить вагомий внесок у підвищення надійності, безпеки й ефективності роботи розподільних мереж та створює передумови для подальшого розвитку інтелектуальних систем керування електроенергетичними комплексами.Документ Відкритий доступ Широкосмугові електроакустичні системи для скринінгу та відновлення слуху людини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Найда, Микита Сергійович; Дідковський, Віталій СеменовичНайда М.С. Широкосмугові електроакустичні системи для скринінгу та відновлення слуху людини. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 171 «Електроніка». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2026. В дисертації отримано такі нові наукові результати: 1. Вперше запропоновано в якості критерію оцінки акустичного стану середнього вуха коефіцієнт відбиття звукового імпульсу від коливальної системи: барабанна перетинка-слухові кісточки. 2. Вперше поставлена і розв'язана задача отримання акустичних характеристик середнього вуха методом часткових областей по відношенню до моделі вуха в вигляді акустичного рупору. 3. Запропонована нова модель імпланту для відновлення слуху людини в вигляді акустичної лінії зв язку між зовнішньою (зовнішне та середне вухо) частиною вуха та овальним вікном внутрішньго вуха, з подальшою передачею звукового сигналу на завитку. 4. Вперше проведено теоретичне дослідження впливу параметрів кохлеарного імпланту на частотні властивості та чутливість запропонованої ультразвукової лінії передачі акустичної інформації через імплант. Дисертаційна робота присвячена моделюванню середнього вуха людини та штучних замінників його елементів - імплантатів слухових кісточок (осикулярних імплантатів), експериментальній перевірці розроблених моделей за допомогою оригінальних вимірювальних засобів, розробці широкосмугового ехоскопу для визначення норми стану середнього вуха людини, який використовує отримані параметри моделей, та розробці нових засобів відновлення слуху після диференційної діагностики, таких, як установка для визначення акустичних параметрів осикулярних імплантатів середнього вуха людини, та кохлеарний імплантат з інноваційною акустичною лінією зв’язку між зовнішньою та внутрішніми частинами. Зміст дисертаційного дослідження викладений у 4 розділах, у яких представлені результати дослідження та обґрунтування основних результатів роботи. У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, сформульовано мету та перераховано задачі дослідження, описані застосовувані методи дослідження, перелічені поставленні перед дослідженням завдання. Окрім того було приведено відомості про актуальність, наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. В першому розділі подано аналітичний огляд літератури. Наведено будову слухової системи людини із вказанням її параметрів. Розглянуто сучасні об’єктивні методи діагностики слуху людини, які використовуються для експрес-діагностики, а саме, акустична імпедансометрія та реєстрація викликаної отоакустичної емісії. При цьому детально проаналізовано обмеження у застосуванні та недоліки методів. Детально розглянуто новий метод експрес-діагностики слуху – вушна ехоскопія, в основу якого покладений принцип відбиття від коливальної системи середнього вуха, який був розроблений на кафедрі акустичних та мультимедійних електронних систем КПІ ім. І. Сікорського, та який дозволяє подолати основну проблему діагностики слуху. Ця проблема полягає в тому, що велике міжсуб’єктне відхилення даних може перекривати відхилення від норми. В другому розділі було проведено моделювання зовнішнього та середнього вуха людини з врахуванням пошкоджень. Основною проблемою в об’єктивній діагностиці слуху являється велике міжсуб’єктне розходження даних, відхилення яких від деякого середнього значення в нормі може перекривати відхилення від норми. Для її вирішення, за допомогою методу скінченних елементів складена модель середнього вуха людини з врахуванням зовнішнього слухового проходу. На основі розроблених моделей середнього вуха визначено чіткі індивідуальні кількісні параметри стану норми середнього вуха людини, які дозволяють провести експрес-діагностику в автоматичному режимі. Також методом скінченних елементів промодельовані штучні замінники кісточок середнього вуха, так звані, осикулярні імплантати. За допомогою розробленої оригінальної установки для визначення частотних характеристик коефіцієнтів передачі осикулярних імплантатів були експериментально перевірені результати моделювання. В третьому розділі розроблений метод контролю стану середнього вуха людини, та широкосмуговий електроакустичний вушний ехоскоп для його реалізації, який призначений для скринінгового контролю стану норми середнього вуха людини. В основу розробленого методу покладено вимірювання коефіцієнту відбиття акустичного короткого імпульсу від коливальної системи середнього вуха, як функції частоти. Це забезпечує підвищення достовірності діагностики патологій середнього вуха, і робить можливим проведення діагностики в реальному часі. Використання коротких акустичних імпульсів дозволяє шляхом зміни їх частоти і часу слідування отримувати зміну параметра норми і резонансної частоти в реальному масштабі часу. В четвертому розділі розроблено кохлеарний імплантат з інноваційною акустичною лінією зв’язку. Відомо, що в ряді випадків захворювання виводить зі строю ту частину слухового апарату людини, яка передує утворенню, передачі та наступній обробці в центральній нервовій системі електричних імпульсів. При цьому слуховий апарат, починаючи з еферентних нервових волокон, залишається неушкодженим. Тоді для часткового відновлення слуху можливо використовувати безпосередній вплив на нервові закінчення електричним імпульсом. Електричне подразнення слухового нерву приводить до слухових відчуттів. Цій меті і слугує розроблений імплантат внутрішнього вуха людини. Для його реалізації була обрана електроакустична система з імплантацією електродів, і з інноваційною ультразвуковою лінією зв’язку, яка складається з трьох основних частин: мікрофону; пристрою обробки звуку; ряду електродів. Практичне значення одержаних в дисертаційній роботі результатів полягає в тому, що розроблено: - широкосмуговий вушний ехоскоп для: експрес-діагностики середнього вуха людини; диференційної діагностики слуху військовослужбовців відразу після МВТ; скринінгу слуху новонароджених безпосередньо в пологовому будинку; - електроакустична вимірювальна установка для індивідуального підбору осикулярних імплантатів під час хірургічного лікування пошкоджень слухової системи, на основі вперше розробленого методу індивідуального відбору осикулярних імплантатів, що використовує коефіцієнт передачі звукових хвиль, який характеризує звукопровідні властивості осикулярних імплантів, і визначається експериментально; - кохлеарний імплантат з акустичною лінією зв’язку для відновлення слуху людини у разі пошкоджень внутрішнього вуха; - при підготовці фахівців на кафедрі акустичних та мультимедійних електронних систем за спеціальністю G5 Електроніка, електронні комунікації, приладобудування та радіотехніка (171 Електроніка), освітньою програмою “Акустичні електронні системи та технології обробки акустичної інформації”, сертифікатною програмою “Медична акустика”, при читанні лекцій та проведенні практичних та лабораторних робіт з курсів “Сучасні тенденції в електроакустичних технологіях”, “Психоакустика”, “Акустичні широкосмугові діагностичні прилади та системи”. Українська програма диференційної діагностики слуху людини, яка пропонується в дисертації, базується на визначенні частотної залежності коефіцієнту відбиття звуку від коливальної системи середнього вуха та резонансних частот слухової системи. Розроблена вимірювальна установка дозволяє в експрес-режимі порівнювати АЧХ коефіцієнтів передачі осикулярних протезів з будь-яких матеріалів та будь-якої форми, тим самим, дозволяючи індивідуально, на основі кількісного показника норми стану середнього вуха, підібрати такий протез слухових кісточок, з яким людина бути чути найкраще, і відповідно, ефективно провести відновлення її слухової системи. Розроблений кохлеарний імплант з акустичною лінією зв’язку дозволяє ефективно відновлювати слух людини у разі пошкоджень внутрішнього вуха. Робота виконувалася на кафедрі акустичних та мультимедійних електронних систем Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського” у рамках НДР: “Розробка широкосмугового акустичного вушного ехо-спектрометра та нової ефективної програми універсального аудіологічного скринінгу новонароджених” (номер державної реєстрації НДР: 0116U003795, термін виконання 2016-2017рр.), “Розробка неінвазивної пасивної акустичної системи нового покоління для вимірювання критичних фізіологічних параметрів головного мозку та внутрішнього вуха людини” (номер державної реєстрації НДР: 0118U003533, термін виконання 2018-2019рр.), “Новий широкосмуговий автоматизований портативний електроакустичний апаратно-програмний комплекс з підвищеними точністю і безпечністю для ранньої диференційної аудіологічної експрес-діагностики в медицині” (номер державної реєстрації НДР: 0121U109609, термін виконання 2021-2022рр.), “Генезис мінно-вибухових травм і розробка мобільного електроакустичного апарату для діагностики і лікування ушкоджень слуху військовослужбовців” (номер державної реєстрації НДР: 0124U000873, термін виконання 2024- 2026рр.).Документ Відкритий доступ Підвищення енергоефективності та надійності гібридної фотоелектричної насосної системи з використанням методів інтелектуального керування(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Боднарук, Олексій Юрійович; Босак, Алла ВасилівнаБоднарук О.Ю. Підвищення енергоефективності та надійності гібридної фотоелектричної насосної системи з використанням методів інтелектуального керування. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» (14 - Електрична інженерія). - Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Київ, 2026. В сучасних умовах функціонування об’єднаної енергетичної системи України, що характеризуються дефіцитом генеруючих потужностей, руйнуванням розподільчих мереж та застосуванням графіків аварійних відключень, питання забезпечення енергетичної автономності об’єктів критичної інфраструктури набуває статусу стратегічного пріоритету національної безпеки. Особливу гостроту ця проблема має для сектору житлово-комунального господарства, зокрема систем централізованого водопостачання багатоповерхових будівель, де перерви в електропостачанні призводять не лише до погіршення якості життя населення, але й до ризиків виникнення техногенних аварій в інженерних мережах. Дисертаційне дослідження акцентує увагу на актуальному науково-прикладному виклику – підвищенні енергоефективності, автономності та експлуатаційної надійності гібридних фотоелектричних насосних систем. Такі системи розглядаються як найбільш перспективне рішення для децентралізації енергозабезпечення, оскільки вони дозволяють інтегрувати відновлювані джерела енергії, установки зберігання та зовнішню мережу в єдиний енергетичний вузол. Однак, просте поєднання цих компонентів не гарантує ефективної роботи без застосування спеціалізованих алгоритмів керування. Робота спрямована на вирішення фундаментального науково-технічного протиріччя, яке виникає при спробі живити відповідне електромеханічне навантаження від нестабільних природних джерел. З одного боку, генерація фотоелектричних станцій має яскраво виражений стохастичний характер, що залежить від непередбачуваних погодних умов, часу доби та сезонності. Швидкі зміни рівня інсоляції викликають флуктуації вихідної напруги та потужності, що є неприпустимим для прямого живлення промислових електроприводів. З іншого боку, насосні агрегати як об’єкти керування висувають жорсткі вимоги до стабільності параметрів електроживлення. Технологічний процес водопостачання вимагає підтримання постійного тиску в магістралі, що досягається точним регулюванням швидкості обертання двигунів. Будь-які провали напруги, викликані «хмарністю» або відключенням мережі, можуть призвести до зриву напору, гідравлічних ударів, аварійної зупинки інверторів або навіть пошкодження обладнання внаслідок виникнення перехідних струмів комутації. Особливу складність становить режим каскадного керування, коли підключення додаткових потужних насосних агрегатів супроводжується значними пусковими струмами. В умовах обмеженої потужності автономного джерела це може призвести до колапсу напруги в шині постійного струму. Класичні детерміновані системи керування не здатні ефективно компенсувати такі динамічні збурення в реальному часі. Таким чином, виникає необхідність у розробці комплексної багаторівневої системи інтелектуального керування, яка б забезпечувала синергію між усіма елементами гібридної установки. Вона повинна одночасно вирішувати задачі максимізації відбору енергії від сонця (незалежно від його активності), миттєвого балансування потужності за рахунок накопичувача енергії та адаптивного керування навантаженням для стабілізації технологічного процесу. Вирішення цього комплексу задач дозволить перетворити насосну станцію з пасивного споживача енергії на активний, енергоефективний та стійкий до зовнішніх збурень об'єкт. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел (60 найменувань) та 4 додатків. Загальний обсяг роботи — 149 сторінок. Основний зміст викладено на 111 сторінках, робота містить 49 рисунків і 7 таблиць. Для підвищення енергетичної ефективності та експлуатаційної надійності автономних систем водопостачання в роботі розроблено та досліджено комплекс методів багаторівневого інтелектуального керування. Структура системи керування декомпозована на три функціональні рівні. На нижньому рівні, що відповідає за максимізацію видобутку енергії від фотоелектричного масиву, проведено порівняльний аналіз класичних алгоритмів відстеження точки максимальної потужності (MPPT) - Perturb & Observe (P&O) та Incremental Conductance (INC), а також методів на основі штучного інтелекту (Artificial Neural Network - ANN). Для усунення недоліків класичних підходів, таких як втрата орієнтації при швидкій зміні інсоляції та автоколивання в усталеному режимі, запропоновано та реалізовано модифікований алгоритм інкрементної провідності, адаптований до динаміки підвищувального перетворювача (Boost Converter). На середньому рівні реалізовано децентралізовану стратегію керування потоками потужності для установок зберігання енергії. Розроблено алгоритм керування двонаправленим перетворювачем, який базується на зонному регулюванні напруги шини DC. Це забезпечує автоматичне балансування системи: рекуперацію надлишкової енергії в режимі заряду та миттєву компенсацію дефіциту потужності в режимі розряду. На верхньому рівні, що відповідає за стабілізацію технологічного параметра (тиску), синтезовано астатичний нечіткий регулятор. Цей регулятор, на відміну від класичного ПІД-закону, забезпечує аперіодичний характер перехідних процесів, мінімізуючи перепади тиску та гідравлічні удари при каскадній комутації насосних агрегатів. Комплексне імітаційне моделювання в середовищі MATLAB/Simulink підтвердило, що запропонований підхід забезпечує гарантоване та якісне енергопостачання критичних навантажень навіть в умовах аварійного знеструмлення мережі та стохастичної генерації. У першому розділі проведено комплексний аналіз проблеми підвищення ефективності та надійності гібридних фотоелектричних насосних систем. Обґрунтовано актуальність дослідження в контексті забезпечення енергетичної безпеки об'єктів критичної інфраструктури України. Систематизовано ключові фактори, що впливають на продуктивність таких систем, та проаналізовано сучасні архітектури, на основі чого обґрунтовано вибір топології зі спільною шиною постійного струму у конфігурації ФЕС–УЗЕ–Мережа. Виконано критичний огляд існуючих методів керування, який виявив суттєві недоліки класичних алгоритмів MPPT (низька швидкодія P&O) та ПІД-регуляторів тиску (нездатність компенсувати збурення від пуску двигунів). За результатами аналізу виявлено наукове протиріччя між потребою у надійних автономних системах та обмеженнями існуючих методів керування, що дозволило сформулювати мету та завдання дослідження, спрямовані на розробку комплексної багаторівневої системи керування. У другому розділі описано розробку комплексної математичної та імітаційної моделі гібридної енергетичної системи, яка є основним інструментом досліджень. Наведено математичний опис ключових компонентів: нелінійної моделі фотоелектричного масиву, електрохімічної моделі акумуляторної батареї та електромеханічної моделі насосних агрегатів. Представлено реалізацію моделі в середовищі MATLAB/Simulink із використанням дискретного вирішувача, що дозволяє досліджувати як швидкі електромагнітні процеси в силових перетворювачах, так і повільні процеси енергетичного балансу. Обґрунтовано вибір тестових сценаріїв, що включають роботу за реальними профілями інсоляції та імітацію аварійних режимів (блекауту). У третьому розділі проведено дослідження та розробку методів керування нижнього ієрархічного рівня (генерація та накопичення). На основі детального моделювання виконано порівняльний аналіз динамічної ефективності алгоритмів MPPT. Кількісно доведено переваги методу Incremental Conductance (INC) над Perturb & Observe (P&O) та методами на базі нейромереж (ANN) за показниками точності та стабільності. Запропоновано модифікацію методу INC з інверсною логікою керування та фільтрацією шумів, що дозволило підвищити ефективність відбору енергії в динамічних режимах. Також у цьому розділі розроблено алгоритм керування системою накопичення енергії (BESS), який забезпечує підтримку напруги шини DC та компенсацію пікових навантажень. У четвертому розділі розроблено та досліджено систему керування верхнього рівня, відповідальну за стабілізацію тиску води. На основі математичного опису динаміки насосної станції синтезовано астатичний нечіткий регулятор, спрямований на усунення гідравлічних ударів при підключенні додаткових агрегатів. Результати комплексного моделювання роботи системи (включаючи сценарій знеструмлення мережі під час пікового навантаження) довели, що запропонована система забезпечує «безшовне» перемикання джерел живлення та високу якість стабілізації тиску, перевершуючи традиційні системи на базі ПІД-регуляторів за критеріями швидкодії та відсутності перерегулювання.Документ Відкритий доступ Автоматизований прилад вимірювання параметрів руху технологічного обладнання гірничої галузі(Державний університет «Житомирська політехніка», КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Лугових, Оксана Олександрівна; Подчашинський, Юрій ОлександровичЛугових О.О. Автоматизований прилад вимірювання параметрів руху технологічного обладнання гірничої галузі. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.01 – Прилади та методи вимірювання механічних величин. – Державний університет «Житомирська політехніка», Житомир, 2026. У дисертації розроблено теоретичні основи автоматизованого приладу для вимірювання параметрів руху технологічного обладнання гірничої галузі за його відеозображеннями. Цей прилад має підвищену точність і швидкодію, розширені функціональні можливості у порівнянні з існуючими засобами вимірювання параметрів руху в гірничій галузі. Основною ідеєю даної роботи є використання програмно-алгоритмічної обробки часових послідовностей відеозображень технологічного обладнання, комплексування вимірювальної інформації від цифрової відеокамери та акселерометру, адаптивне налаштування параметрів вимірювального приладу. Метою програмно-алгоритмічної обробки є компенсація похибок вимірювання поточних координат та похибок оцінювання параметрів руху. Ці похибки виникають в двох вимірювальних каналах автоматизованого приладу, що створені на основі цифрової відеокамери та акселерометра, який закріплено на технологічному обладнанні для видобутку та обробки природного блочного каменю. Вимірювальні канали формують: відеозображення з поточними координатами складових частин технологічного обладнання; цифрові дані від акселерометра про прискорення технологічного обладнання. Визначено перспективні напрямки підвищення точності та швидкодії автоматизованого приладу вимірювання параметрів руху. Розроблено принципи побудови, структурну схему та математичні моделі автоматизованого приладу, що вимірює параметри руху об’єктів вимірювань (технологічного обладнання каменедобувних та каменеобробних підприємств) на основі цифрових відеозображень. Принципи побудови автоматизованого приладу є наступними: процес зміни поточних координат апроксимується рядом з обмеженою кількістю доданків згідно фізичної моделі руху; складний рух розглядається як сума поступального руху центру мас об’єктів вимірювань та обертального руху навколо нього; визначення параметрів руху здійснюється за проекціями переміщення, швидкості та прискорення на осі нерухомої системи координат, пов’язаної з відеокамерою; автоматизований прилад містить два вимірювальні канали; адаптивне налаштування вимірювальних каналів та корекція результатів вимірювань за відеозображеннями здійснюється на основі значень прискорень та переміщень у тривимірному просторі, отриманих від акселерометра. Методи програмно-алгоритмічної обробки вимірювальної інформації про параметри руху у автоматизованому приладі забезпечують вимірювання параметрів руху з підвищеною точність у реальному часі. Ці методи досліджено на основі чисельного моделювання та аналізу процедур алгоритмічної обробки вимірювальної інформації. Створені теоретичні основи та методи програмно-алгоритмічної обробки вимірювальної інформації знайшли практичне застосування в ряді прикладних задач по вимірювання механічних величин. Це вимірювання та контроль параметрів руху технологічного обладнання при видобуванні блочного природного каменю та виготовлення з нього промислових виробів. Додатково вирішено задачу дослідження експлуатаційних характеристик автомобілів в частині визначення коливань підвіски, швидкості та прискорення підресореної маси. Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що: 1. Вперше отримано та оптимізовано в автоматизованому приладі згладжені за експоненціальною математичною моделлю оцінки поточних координат для базового набору моделей руху технологічного обладнання у гірничій галузі. Це забезпечує підвищення точності визначення поточних координат автоматизованим приладом у 1,39 рази в реальному часі з наступним обчисленням параметрів руху обладнання. 2. Розроблено новий метод компенсації похибок визначення координат об’єктів на відеозображеннях у першому каналі автоматизованого приладу за даними від акселерометра у другому каналі цього приладу. Цей метод також містить налаштування параметрів та адаптацію цифрової відеокамери та відеозображень. Таке рішення забезпечує високоточне вимірювання параметрів руху, що змінюються в ході технологічних процесів гірничої галузі, з врахуванням віддалення/наближення та повороту об’єкта вимірювань відносно відеокамери. 3. Дістали подальший розвиток принципи побудови, структурні схеми та математичні моделі двоканальних засобів вимірювань параметрів руху, створених на основі цифрової відеокамери, акселерометра та інтегродіференціюючих елементів. Ці моделі є основою для створення нових методів програмно-алгоритмічної обробки вимірювальної інформації та компенсації похибок у автоматизованому приладі. 4. Удосконалено метод комплексування вимірювальних каналів автоматизованого приладу на основі цифрової відеокамери, акселерометра та інтегродіференціюючих елементів, що визначають за схемою усереднення/фільтрації уточнену оцінку однойменних параметрів руху в реальному часі. Таке рішення забезпечує підвищення точності визначення поточних координат у 1,4 рази та підвищення точності визначення поточної швидкості у 1,8 рази у порівнянні з одним вимірювальним каналом на основі цифрової відеокамери. Практичне значення отриманих результатів роботи полягає в тому, що підвищено точність та швидкодію створеного автоматизованого приладу для вимірювання параметрів руху технологічного обладнання на каменедобувних та каменеобробних підприємствах на основі використання отриманих результатів теоретичних та експериментальних досліджень. Автоматизований прилад, порівняно з існуючими засобами вимірювань, має підвищену точність у (1,4…1,8) рази, похибка визначення поточних координат дорівнює ±1,2 мм з довірчою ймовірністю 0,95 при розмірі кадрів відеопослідовності 1024×576 д.т. для об’єктів розміром 1,5х1,2 м, а оцінка параметрів руху відбувається в реальному часі. Також розширено функціональні можливості реєстрації, аналізу, зберігання та представлення вимірювальної інформації про параметри руху технологічного обладнання гірничої галузі. Доведено ефективність комплексування вимірювальних каналів за схемами компенсації та усереднення/фільтрації для об’єднання сигналів від цифрової камери та акселерометра. Автоматизований прилад на основі оцінок нерівномірності та відхилення параметрів руху від унормованих значень забезпечує налагодження технологічного обладнання, підвищення якості та конкурентоспроможності виробів з блочного каменю. Методи експоненційного згладжування, методи комплексування вимірювальних каналів та алгоритмічної компенсації похибок рекомендовано до використання при розробці автоматизованих вимірювальних систем, до складу яких входить вимірювальні канали з цифровою відеокамерою та акселерометром. Наукову новизну та практичне значення результатів роботи підтверджено 2 патентами України на винаходи (103422, 106263), 2 патентами України на корисну модель (139726, 140691). Основні результати досліджень впроваджено в навчальний процес Державного університету «Житомирська політехніка» при підготовці бакалаврів та магістрів за спеціальністю G6 «Інформаційно-вимірювальні технології», у виробництво ТОВ "Шершня", ТОВ «БЛОК» та ФОП Горбік Денис Петрович.Документ Відкритий доступ Методи та програмне забезпечення для аналізу продуктивності вебзастосунків на основі моделей машинного навчання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Бурчак, Павло Володимирович; Олещенко, Любов МихайлівнаБурчак П. В. Методи та програмне забезпечення для аналізу продуктивності вебзастосунків на основі моделей машинного навчання – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 12 Інформаційні технології за спеціальністю 121 Інженерія програмного забезпечення. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. У сучасних вебзастосунках продуктивність є комплексною кількісною характеристикою його здатності забезпечувати обробку запитів та генерацію відповідей із заданими показниками швидкодії, пропускної здатності, масштабованості та використання обчислювальних ресурсів за визначених умов навантаження. Аналіз наявних засобів моніторингу вебзастосунків показав, що вони здебільшого орієнтовані на збирання та візуалізацію показників продуктивності. Вагомою проблемою є відсутність єдиної структури для аналізу вебзастосунків різних архітектур, врахування їх особливостей, а також відсутність механізмів пояснення, здатних визначати вплив відповідних факторів (ознак) на зміну показників продуктивності вебзастосунку. Вирішення цих проблем можливе через створення спеціалізованого програмного забезпечення (ПЗ), яке використовує модель ознак продуктивності, інтегрує методи пояснюваного машинного навчання та забезпечує адаптивний вибір архітектурного рішення відповідно до прогнозованих ризиків деградації. Методи прогнозування та пояснюваного машинного навчання широко застосовуються у фінансовій сфері, виробництві та медичних інформаційно-аналітичних системах. Натомість відсутні рішення, орієнтовані на інженерію продуктивності вебзастосунків та прийняття архітектурно-орієнтованих рішень на основі пояснюваних моделей. Попри те, що потреба у таких інструментах зростає, наявні системи не враховують складні структурні залежності між компонентами вебсистем, а також не інтегрують механізми автоматичного вибору архітектури. Тому актуальним є наукове завдання удосконалення теоретичних та методологічних основ аналізу продуктивності вебзастосунків з використанням моделей машинного навчання, пояснюваності та адаптивного архітектурного вибору, що виконується у даній дисертаційній роботі. Метою дисертаційної роботи є підвищення точності відбору ключових ознак, що визначають зміну показників продуктивності вебзастосунків та зменшення споживання ресурсів під час експлуатації цифрових вебсистем. У першому розділі дисертації проведено аналіз сучасних підходів та програмних засобів для моніторингу продуктивності вебзастосунків, оцінено можливості підходів наявних систем та визначено їх обмеження щодо універсальності, енергоефективності, пояснюваності та адаптивності архітектурних рекомендацій. Проведений аналіз існуючих систем моніторингу продуктивності вебзастосунків показав, що більшість з них є закритими комерційними рішеннями з обмеженою можливістю адаптації до різних архітектур вебзастосунків та недостатньою інтерпретацією результатів аналізу. Виявлено недоліки традиційних методів, що спираються на статичні моделі і ручне налаштування порогових значень та не враховують динаміку навантажень та розподілений характер обробки даних вебзастосунків. Сформульовано функціональні та нефункціональні вимоги до програмного забезпечення. У другому розділі на основі моделей машинного навчання розроблено методи відбору ключових ознак, що визначають зміну показників продуктивності вебзастосунків різної архітектури, які поєднують структурні, кореляційні та контекстно-адаптивні підходи до відбору ключових ознак продуктивності. Запропоновано графово-орієнтований метод визначення найважливіших ознак продуктивності, багатофакторну модель злиття телеметрії, а також спеціалізовані процедури для безсерверних та хмарних архітектур з динамічним масштабуванням. Запропоновані методи забезпечують пояснюваність аналізу завдяки SHAP-подібним індикаторам впливу ознак та дозволяють формувати інтерпретовані гіпотези щодо можливих причин деградації продуктивності вебсистем, формуючи основу для інтелектуального вибору архітектурних рішень. У третьому розділі проведено експериментальну перевірку запропонованих методів, включно з побудовою датасетів, навчанням моделей та їх валідацією на синтетичних та реальних телеметричних даних. Виконано порівняльний аналіз точності класифікації архітектур вебзастосунків, досліджено якість відбору ключових ознак, а також оцінено масштабованість та стійкість запропонованих моделей у сценаріях зростання навантаження. Додатково реалізовано інтерпретацію результатів за допомогою методів SHAP та LIME, що забезпечило інтерпретацію прогнозів та додаткову перевірку узгодженості виявлених статистичних залежностей. Для формування бази даних було здійснено збір телеметричної інформації, який об’єднав реальні дані з промислових систем та синтетично змодельовані сценарії навантаження. Дані отримувалися з корпоративних середовищ Kubernetes, AWS Lambda, Google Cloud Run та Azure App Services з використанням систем Prometheus, OpenTelemetry Collector та Jaeger. Процес навчання моделей машинного навчання реалізовувався в єдиному експериментальному середовищі на базі бібліотек PyTorch Lightning, MLflow та Spark ML. Отримані результати свідчать про наукову обґрунтованість та практичну доцільність застосування розроблених методів у досліджуваних умовах. У четвертому розділі розроблено архітектуру ПЗ для інтелектуального аналізу продуктивності вебзастосунків, яка поєднує модулі збору телеметрії, обробки даних, прогнозування, пояснюваного машинного навчання та надання рекомендацій веброзробникам. Запропоновано архітектурний шаблон, що автоматизує вибір архітектурного стилю за ознаками продуктивності. Розроблено вебінтерфейс та REST API для інтерактивної роботи з показниками продуктивності, трасуваннями та SHAP-поясненнями. Запропонована архітектура підтримує контейнеризоване розгортання, інтеграцію з інфраструктурою моніторингу та демонструє переваги щодо енергоефективності, точності рекомендацій та використання ресурсів. Наведено експериментальні дослідження аналізу вебзастосунків різної архітектури та порівняння розробленого програмного забезпечення з наявними рішеннями. У дисертаційній роботі отримано низку нових наукових результатів. Уперше запропоновано топологічно-орієнтований метод відбору ознак TAM-GNN, який, на відміну від класичних статистичних методів, враховує структурну взаємозалежність компонентів вебзастосунку за допомогою графових нейронних мереж GNN, що забезпечує підвищення точності виявлення критичних зон деградації продуктивності вебзастосунків у середньому на 27 %. Уперше розроблено кореляційно-графовий метод DCA-MicroNet, що, на відміну від класичних кореляційних методів, використовує графові нейронні мережі з механізмом уваги, SHAP-інтерпретації та пояснюваний аналіз міжсервісних залежностей, що дозволяє скоротити час локалізації «вузького місця» в мікросервісних вебзастосунках у середньому на 37 % Уперше запропоновано контекстно-адаптивний метод CMA-CloudNet, що, на відміну від статичних методів відбору ознак, поєднує механізми навчання з підкріпленням та контекстну адаптацію, що дозволяє зменшити час реакції системи аналізу продуктивності хмарних вебзастосунків у середньому на 27 %. Удосконалено багатофакторну модель злиття показників продуктивності AMF-MonoNet, яка, на відміну від традиційних моделей, поєднує PCA, LASSOрегуляризацію та аналіз взаємної інформації, забезпечуючи формування ортогоналізованого ядра ознак для монолітних вебсистем, що уможливлює зменшення середньої абсолютної похибки оцінювання часу відгуку монолітних вебзастосунків в середньому на 28 %. Розроблені методи та програмне забезпечення надають можливість автоматизованого аналізу продуктивності вебзастосунків з урахуванням архітектури системи та динаміки навантаження. Запропоноване програмне забезпечення дозволяє веброзробникам оперативно виявляти «вузькі місця» та оптимізувати роботу вебсервісів. Розроблене програмне забезпечення, на відміну від промислових APM-платформ, знижує використання CPU, RAM та енергоспоживання. Запропонована модель формування рекомендацій, на відміну від шаблонних порад у класичних моніторингових системах, враховує внесок кожної ознаки, ефект конкретної дії та підвищує релевантність рекомендацій. Запропонований архітектурний шаблон Adaptive Architectural Selection Pattern, на відміну від статичних APM-рішень, дозволяє автоматично адаптуватися до архітектурного класу вебзастосунку, забезпечуючи скорочення часу діагностики інцидентів. Запропонований метод CEA-ServerlessNet, на відміну від традиційного суцільного моніторингу, використовує багатокритеріальну та Байєсівську оптимізацію для адаптивного визначення частоти збору показників з урахуванням «холодних стартів», часу виклику функцій та вартості виконання обчислень, що дозволяє зменшити середню похибку оцінювання часу відгуку приблизно на 43 %. У дисертаційній роботі вирішене наукове завдання підвищення точності виявлення ключових ознак, що впливають на результати аналізу продуктивності вебзастосунків різної архітектури та зменшення споживання ресурсів під час експлуатації цифрових систем. Досягнуті результати забезпечують автоматизоване виявлення критичних аномалій, формування рекомендацій для веброзробників та зниження ресурсоспоживання під час моніторингу, що є особливо важливим у контексті використання цифрової інфраструктури України в умовах обмежених енергетичних ресурсів. Програмна реалізація запропонованих у дисертації методів може бути інтегрована в середовища DevOps та CI/CD, що дозволить підвищувати ефективність процесів розроблення, тестування та експлуатації вебзастосунків. Основні наукові результати дисертаційної роботи опубліковано у 9 наукових працях, зокрема, у 4 наукових статтях, опублікованих у фахових виданнях, включених до переліку наукових фахових видань України з присвоєнням категорії «Б», та у 5 матеріалах науково-технічних конференцій.Документ Відкритий доступ Алгоритмічне та програмне забезпечення для виявлення та прогнозування екологічних загроз на основі аналізу гетерогенних потокових даних(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Ільїн, Максим Олександрович; Олещенко, Любов МихайлівнаІльїн М. О. Алгоритмічне та програмне забезпечення для виявлення та прогнозування екологічних загроз на основі аналізу гетерогенних потокових даних – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 12 Інформаційні технології за спеціальністю 121 Інженерія програмного забезпечення. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Оброблення та аналіз гетерогенних потокових даних екологічного моніторингу є складною задачею через різнорідність форматів, асинхронність надходження, багатомовність та змінюваність форм слів у текстах, невідповідність часових баз, різні одиниці виміру, пропуски та шуми в рядах сенсорних даних, а також вимоги до часу відгуку обчислень. Стандартні програмні конвеєри з відсутністю єдиної просторово-часової основи не забезпечують стабільного геоприв'язування та узгоджених агрегатів, що призводить до помилок у локалізації подій, дублювання супутникових виявлень та нестабільної швидкодії. У зв'язку з цим виникає потреба в інтегрованому підході, який поєднує нормалізацію форматів та часових поясів, геокодування зі збереженням коректності для різних словоформ, просторово-часове вирівнювання на шестикутній сітці та двошарову агрегацію добових індикаторів ризику. Упродовж останніх років такі підходи успішно застосовуються у задачах кризового моніторингу та геоаналітики, що підтверджує доцільність створення уніфікованого програмного засобу для високопродуктивного оброблення великих потоків даних та адаптації до мінливих умов. Метою дисертаційної роботи є підвищення швидкодії оброблення гетерогенних потокових даних, точності геоприв'язування та забезпечення відтворюваності просторово-часових показників екологічних ризиків шляхом створення алгоритмічного та програмного забезпечення для реалізації конвеєра уніфікації, геокодування та агрегації гетерогенних потокових даних. У першому розділі дисертації проведено аналіз сучасного стану досліджень з програмної аналітики потокових даних для моніторингу та прогнозування екологічних загроз. Розглянуто основні підходи до оброблення гетерогенних екологічних даних, зокрема, OSINT-повідомлень, сенсорних вимірювань та геопросторової інформації. У межах аналізу програмних рішень для моніторингу екологічних загроз було розглянуто як міжнародні програмні системи (ACLED, GDELT, Liveuamap), так і національні системи моніторингу (EcoZagroza, Ecodozor, SaveEcoBot), виявивлено їх переваги та обмеження, зокрема, у сфері інтеграції мультимодальних OSINT-джерел, оперативного геокодування та прогнозної аналітики. Аналіз наявних програмних систем моніторингу екологічних загроз підтвердив наукову та практичну актуальність розроблення алгоритмічних та програмних засобів для аналізу та прогнозування екологічних загроз на основі гетерогенних потокових даних, що важливо в умовах воєнних дій та підвищених екологічних ризиків, коли оперативна інформація та її точна інтерпретація можуть рятувати життя. Окрему увагу приділено архітектурним шаблонам сучасних програмних систем та їх структурним обмеженням. На основі проведеного аналізу було сформульовано функціональні та нефункціональні вимоги до програмного забезпечення. У другому розділі розроблено методи проєктування програмного забезпечення для аналізу гетерогенних потокових даних, орієнтовані на підтримку аналізу даних в реальному часі та прийняття рішень в умовах невизначеності. Запропоновані методи збору та попередньої обробки потокових даних з різних джерел, а також методи розпізнавання подій на основі оброблення природної мови для аналізу текстових OSINT-повідомлень. Розроблено метод геокодування зі збереженням коректності для різних словоформ у багатомовних повідомленнях. Запропоновано метод багатоджерельної перевірки та фільтрації якості подій, а також ймовірнісну геопросторову модель прийняття рішень, яка інтегрує результати аналізу гетерогенних потоків даних у єдиному формалізованому просторі. Запропонований архітектурний шаблон H3-DSMV призначений для обробки геопросторових потокових даних та поєднує принцип єдиного джерела істини, ієрархічну узгодженість просторових агрегацій та мінімальну інфраструктурну складність. Фіксація подій на дрібнішій сітці H3 з автоматичним формуванням матеріалізованих подань на вищому рівні роздільності забезпечує коректну та швидку аналітику без дублювання даних та втрати точності. Основними перевагами підходу є висока просторово-часова точність, детермінована агрегація, автоматична синхронізація подань, зменшення накладних витрат на інфраструктуру та підвищена надійність і масштабованість системи в задачах реального часу. У третьому розділі розроблено архітектуру та здійснено програмну реалізацію модульної системи оброблення потокових даних на основі мікропакетного конвеєра. Запропоновано модульну архітектуру з використанням H3-агрегації та матеріалізованих подань, що забезпечує просторово-часову агрегацію гетерогенних потоків даних. Реалізовано модулі оброблення мовних компонент, геопросторової підсистеми з підтримкою морфологічно коректного геокодування, а також спеціалізований модуль аналізу потокових даних про стан довкілля. Інтегровано прогнозування на основі LSTM-моделі для аналізу часових залежностей екологічних показників. У четвертому розділі проведено експериментальні дослідження запропонованого програмного забезпечення. Описано експериментальні сценарії та використані джерела OSINT-подій, сформульовано методологію оцінювання та обрано відповідні метрики якості. Проаналізовано результати геопросторового аналізу та прогнозування екологічних загроз, а також виконано порівняння запропонованої системи з наявними програмними рішеннями. Узагальнюючи результати проведених експериментальних досліджень, можна стверджувати, що розроблене програмне забезпечення демонструє системну перевагу над наявними рішеннями екологічного моніторингу завдяки поєднанню потокового режиму оброблення, багатоджерельної верифікації подій та просторово-часової агрегації на основі шестикутної сітки H3. На відміну від систем Safecast та SaveEcoBot, які орієнтовані відповідно на сенсорні або OSINT-дані та не забезпечують повноцінної автоматичної валідації, запропоноване програмне забезпечення інтегрує текстові повідомлення, супутникові спостереження та фізичні вимірювання, що істотно зменшує похибки та кількість хибних спрацювань. Порівняння з Copernicus EMS показало, що хоча супутникові офлайн-системи і забезпечують дещо вищу просторову точність, проте вони не придатні для оперативного реагування через значні часові затримки. Експериментальні результати підтвердили, що розроблене програмне рішення забезпечує зіставну з еталонними системами точність геопросторової локалізації подій у потоковому режимі (85% коректних прив’язувань) при суттєво меншому середньому часі отримання результату (близько 6 хв). Запровадження інтегрального показника, який поєднує точність та оперативність, дозволило обґрунтовано показати, що саме розроблене програмне забезпечення є найбільш збалансованим для задач оперативного екологічного моніторингу, перевершуючи альтернативні системи за сукупною ефективністю. Додатково було встановлено, що використання багатоджерельної перевірки та ймовірнісної моделі прийняття рішень дозволяє істотно зменшити похибку агрегованої оцінки ризику за умов неповних або зашумлених даних (до 8%), а також знизити частоту хибних спрацювань до 4%. Це є критично важливим для практичних сценаріїв, пов’язаних з воєнними та техногенними загрозами, де дані часто є фрагментованими та несинхронізованими. Оцінка експлуатаційних характеристик показала, що розроблене програмне забезпечення має значно меншу затримку оброблення та знижене ресурсоспоживання порівняно з аналізованими аналогами, що підтверджує його придатність для розгортання в умовах обмежених обчислювальних та енергетичних ресурсів. У сукупності отримані результати підтверджують наукову обґрунтованість та практичну доцільність запропонованих методів та програмної реалізації для систем оперативного моніторингу стану довкілля і раннього попередження про екологічні та техногенні загрози. Також було розглянуто переваги та особливості практичного впровадження розробленого програмного забезпечення. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному. Уперше розроблено метод геокодування зі збереженням коректності для різних словоформ багатомовних OSINT-повідомлень, характерними рисами якого є поєднання морфологічної нормалізації змінюваних форм, каскаду точного, нечіткого та фонетичного зіставлення з реєстром географічних назв та усунення контекстуальної неоднозначності в локальному оточенні H3, що, на відміну від існуючих методів геокодування, орієнтованих на англомовні тексти, дає змогу підвищити частку коректних прив’язувань топонімів в середньому на 21% та скоротити середній час пошуку координат в середньому на 51 %. Уперше розроблено ймовірнісну геопросторову програмну модель прийняття рішень на основі аналізу гетерогенних потокових даних, характерними рисами якої є інтеграція результатів геокодування, багатоджерельної перевірки та доменної агрегації на шестикутній сітці H3 з підтримкою сценарних обмежень, що, на відміну від відомих моделей, дає змогу оцінювати небезпечні зони, формувати рекомендації щодо планування евакуації та розміщення нових укриттів з кореляцією 0,78 з офіційними повітряними тривогами. Уперше розроблено архітектуру уніфікованого мікропакетного конвеєра гармонізації гетерогенних потоків даних, характерними рисами якого є детерміноване перетворення подій до єдиної часової бази, нормалізація одиниць вимірювання та уніфікація схем подій у межах одного процесу, що, на відміну від стандартних багатоетапних ETL-конвеєрів, дає змогу скоротити затримку уніфікації в середньому на 80%. Уперше розроблено архітектурний шаблон H3-DSMV (Dual Scale Materialized Views) для аналізу гетерогенних потоків даних, характерними рисами якого є фіксація подій на дрібнішій сітці r10 з автоматичною побудовою та підтримкою матеріалізованих подань на вищій сітці r7, що, на відміну від розподілених архітектур з окремими компонентами агрегації, дає змогу в 5 разів скоротити середній час відповіді системи. Запропоновані методи та програмне рішення забезпечують безперервний моніторинг екологічних ризиків, підтвердження подій за кількома джерелами, формування добових просторово-часових індикаторів для підтримки прийняття рішень органами цивільного захисту та екологічного нагляду, а також застосування на обмежених обчислювальних ресурсах у режимі автономної роботи. Удосконалені процедури доменної агрегації ризику для гетерогенних потокових даних екологічного моніторингу, на відміну від існуючих процедур, поєднують FRP-агрегацію, метеокорекцію для врахування вітру та метеофакторів, нормування радіаційних показників та єдину часову базу. Запропонований метод інтеграції LSTM-прогнозування у єдиний просторово-часовий конвеєр екологічного моніторингу, на відміну від реактивних методів моніторингу, забезпечує перехід до проактивного режиму підтримки рішень на основі короткострокових прогнозів. Основні наукові результати дисертаційної роботи опубліковано у 11 наукових працях, зокрема, у 6 наукових статтях, опублікованих у фахових виданнях, включених до переліку наукових фахових видань України з присвоєнням категорії «Б», та у 5 матеріалах науково-технічних конференцій.Документ Відкритий доступ Методи та програмне забезпечення аналізу графа Біткоїн-транзакцій(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Жикін, Юрій Сергійович; Онай, Микола ВолодимировичЖикін Ю. С. Методи та програмне забезпечення аналізу графа Біткоїн-транзакцій. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 12 Інформаційні технології за спеціальністю 121 Інженерія програмного забезпечення. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Київ, 2026. Протягом майже двох десятиліть з моменту своєї появи Біткоїн став важливим компонентом глобальної фінансової системи. Біткоїн водночас є системою мікроплатежів та електронної готівки, активом приватних інвестицій, інструментом міжнародних розрахунків і навіть складовою державних фінансових стратегій. Незалежність Біткоїна від державних і банківських інституцій робить його привабливим фінансовим інструментом для користувачів у політично чи економічно нестабільних регіонах. Доступ індивідуального користувача до Біткоїна практично неможливо обмежити, оскільки для більшості операцій з Біткоїном достатньо навіть низькошвидкісного доступу до Інтернету, але у цьому контексті особливо важливим є питання анонімності користувачів і безпеки їхніх персональних даних. Біткоїн, як і більшість інших криптовалютних систем, не є абсолютно анонімним. Біткоїн-протокол базується на відкритому реєстрі транзакцій, який містить всю історію операцій за весь час існування системи, і у цьому реєстрі кожен користувач представлений одним або багатьма псевдонімами, які називають адресами. Транзакції в Біткоїні утворюють складний граф переходів власності, і аналіз цього графа дає змогу встановлювати соціально-економічні зв'язки між користувачами чи організаціями, знаходити множини адрес, що належать одному й тому ж користувачу, і навіть деанонімізувати окремих користувачів. З одного боку такі можливості є корисними для правоохоронних органів у боротьбі з шахрайством, відмиванням коштів і іншою злочинною діяльністю, а також для фінансових установ у моделюванні ринку та прогнозуванні економічних процесів. З іншого боку такі можливості ставлять під загрозу право індивідуальних користувачів на приватність їхніх фінансових даних. Втім, аналіз можливостей деанонімізації користувачів допомагає виявляти слабкі місця у моделі приватності Біткоїна, що в свою чергу сприяє розробці нових протоколів та інструментів, спрямованих на покращення приватності користувачів. Дослідження методів аналізу графа Біткоїн-транзакцій є актуальним як з точки зору окремого користувача з метою захисту персональних фінансових даних від несанкціонованого втручання, так і з точки зору правоохоронних органів та організацій з метою розпізнавання операцій, що можуть вказувати на потенційну злочинну діяльність, або прямої протидії фінансових злочинам. Розроблення відкритих програмних систем аналізу графа Біткоїн-транзакцій є корисним для підвищення безпеки всієї Біткоїн-екосистеми, як з точки зору індивідуального користувача, так і з точки зору правоохоронних органів. Метою дисертаційної роботи є спрощення процесів розроблення та експлуатації програмного забезпечення для аналізу графа Біткоїн-транзакцій шляхом розроблення узагальненої архітектури програмної системи на основі спеціалізованої моделі транзакційних даних, яка надає уніфікований семантичний контракт для інтеграції програмних компонентів і забезпечує масштабоване оброблення історії транзакцій. У першому розділі дисертаційної роботи розглянуто історичні й економічні передумови появи Біткоїна і вплив цих передумов на деякі аспекти Біткоїн-протоколу. Проведено аналіз Біткоїн-протоколу і його транзакційної моделі, розглянуто структуру транзакцій і механізм формування блоків. Проаналізовано проблему приватності користувачів і технології аналізу графа Біткоїн-транзакцій з метою деанонімізації користувачів, а також розглянуто існуючі рекомендації та інструменти збереження приватності. Сформульовано загальну концепцію програмної системи, що дає змогу будувати і розширювати граф знань про транзакції, а також здійснювати патерновий аналіз такого графа. Насамкінець, сформульовано вимоги до такої програмної системи. У другому розділі розроблено спеціалізовану RDF-модель даних Біткоїн-транзакцій, адаптовану для пошуків патернів типових операцій. Для цього розглянуто підграфи графа Біткоїн-транзакцій і обрано граф, що відображає і транзакції, і транзакційні виходи, а також аргументовано вибір технології представлення великих графів, і графів знань зокрема. Розглянуто можливості використання SPARQL як універсальної мови запитів для патернового аналізу, а також розглянуто можливості розширення SPARQL спеціалізованими фільтр-функціями для спрощення складних запитів. У третьому розділі запропоновано концепцію пошуку типових операцій у графі Біткоїн-транзакцій за допомогою евристичних патернів, а також її реалізацію з використанням RDF-графа знань і SPARQL. Розроблено метод кластеризації виходів транзакцій на основі пошуку евристичних патернів типових фінансових операцій та пропагації зв'язків власності в межах таких патернів. Показано, що використання RDF-графа знань дає змогу зберігати результати проміжних ітерацій, виконувати інкрементальну кластеризацію й доповнювати її новими евристиками. Також сформульовано ідеї системного захисту від патернового аналізу графа транзакцій шляхом заміни існуючих раціональних стратегій менеджменту виходів на більш випадкові, які руйнують евристичний аналіз. Запропоновано метод захисту від патернового аналізу операцій консолідації шляхом багатокрокової симуляції операцій платежу одному отримувачу. У четвертому розділі розробляється архітектура програмної системи для побудови, розширення та дослідження графа знань про Біткоїн-транзакції, що складається з компонентів для збору даних, ETL-інтрументів, RDF-сховища графа знань, автоматизованого компоненту пропагації зв'язків та користувацького інтерфейсу для дослідження графа. Розроблено процес завантаження Біткоїн-блоків із підтримкою обробки реорганізацій ланцюга. Для реалізації і інтеграції решти компонентів розроблено і розміщено у відкритому доступі бібліотеку для взаємодії з Біткоїн-мережею з програмного середовища Common Lisp. У дисертаційній роботі отримано низку нових наукових результатів, зокрема вперше розроблено спеціалізовану модель даних Біткоїн-транзакцій, характерною рисою якої є відображення транзакцій, виходів транзакцій, власників виходів та довільних зовнішніх анотацій у єдиному RDF-графі з додатковими атрибутами, обчисленими на етапі побудови, що надає уніфікований семантичний контракт для інтеграції компонентів програмної системи аналізу графа транзакцій, забезпечує зберігання усієї історії транзакцій в межах єдиного сховища даних і уможливлює класи запитів для пошуку типових операцій, що складаються з однієї і більше транзакцій і відбуваються протягом тривалих проміжків часу. Уперше запропоновано метод евристичної кластеризації виходів Біткоїн-транзакцій, який ґрунтується на використанні спеціалізованого RDF-графа знань про Біткоїн-транзакції, що відображає повну історію транзакцій та довільні зовнішні анотації, зокрема результати попередніх аналізів, і відрізняється можливістю інкрементального виконання кластеризації з покроковою пропагацією зв'язків власності між виходами транзакцій відповідно до евристичного визначення типів операцій та збереженням проміжних результатів безпосередньо у графі знань. Уперше запропоновано метод захисту від патернового аналізу операцій консолідації виходів транзакцій, характерною рисою якого є багатокроковий процес, який симулює платежі з одним отримувачем і створює у графі транзакцій складний, стійкий до розпізнавання підграф операції, що дає змогу знижувати ризики деанонімізації та розкриття чутливої фінансової інформації. Уперше запропоновано узагальнену архітектуру програмної системи для аналізу графа Біткоїн-транзакцій, у якій спеціалізована модель транзакційних даних використовується як онтологічне ядро, що об'єднує транзакції, їхні виходи, власників та зовнішні метадані в межах єдиного RDF-графа, забезпечує накопичення внутрішніх і зовнішніх знань про транзакції у єдиному сховищі та надає уніфікований стандартизований інтерфейс взаємодії з графом знань. Основні наукові результати дисертаційної роботи опубліковано у 7 наукових працях, зокрема у 3 наукових статтях, що належать до фахових виданнях, включених до переліку наукових фахових видань України з присвоєнням категорії «Б», та у 4 матеріалах науково-технічних конференцій.Документ Відкритий доступ Термоелектрична установка на основі двигуна Стірлінга(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Бережнюк, Микола Миколайович; Головко, Володимир МихайловичБережнюк М.М. Термоелектрична установка на основі двигуна Стірлінга. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка, галузь знань 14 Електрична інженерія. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Дисертаційне дослідження спрямоване на вирішення актуальної наукової задачі – визначення характеру впливу чинників надходження енергії сонячного випромінювання на показники стабілізації вихідних параметрів термоелектричної установки на базі двигуна Стірлінга шляхом математичного та фізичного моделювання. У роботі здійснено порівняльний аналіз основних типів концентраційних установок сонячного випромінювання, зокрема параболічних рефлекторів, лінійних рефлекторів Френеля, концентраційних веж, параболічних тарілчастих концентраторів та систем на основі лінз Френеля. Під час порівняння враховано ключові технічні характеристики: тип фокусування та особливості трекінгових систем, робочі температурні режими, концентраційний коефіцієнт, можливість інтеграції двигуна Стірлінга як поглинача концентрованого сонячного випромінювання, типи систем акумулювання енергії, а також принципи реалізації механізму концентрації сонячного випромінювання. Аналіз доводить, що найбільш раціональним рішенням для електропостачання домогосподарств є система, що застосовує двигун Стірлінга, який інтегрований із концентраторами сонячної енергії на основі лінз Френеля. Двигун Стірлінга як поглинач сонячного випромінювання може застосовуватися в параболічних концентраторах тарілчастого типу та концентраторах із використанням лінз Френеля точкового фокусування, що забезпечує вищу ефективність системи завдяки відсутності втрат теплоти через теплоносій, а основним недоліком усіх таких систем є необхідність використання системи відстеження руху Сонця (трекінгу) для забезпечення високої ефективності протягом дня. Розроблено методику визначення залежності площі концентраційної плями та глибини фокусу від відстані між лінзою Френеля та поглинальною поверхнею, а також встановлено залежність температури концентраційної плями від її площі. Отримані результати дають підстави стверджувати, що глибина фокусу є одним із ключових параметрів лінзи, який визначає необхідну точність її позиціонування відносно нагрівача двигуна Стірлінга. Коректне розташування лінзи забезпечує формування мінімально можливої концентраційної плями, у межах якої відбувається максимальне фокусування сонячного випромінювання. Для лінзи з геометричними параметрами r=150мм та f=200мм встановлено, що допустиме відхилення від номінальної фокусної відстані становить ±1,2мм. Дослідження також показало, що температура у зоні концентрації випромінювання істотно залежить від зміни відстані між лінзою та фокусною поверхнею. Зокрема, у наведеному прикладі зсув лінзи на ±15мм від положення фокусу може спричинити зміну максимальної температури концентраційної плями на величину більше 3000°C за умови інсоляції 1000Вт/м². Також виявлено, що інтенсивність сонячного випромінювання впливає на температуру значно сильніше у випадках, коли площа концентраційної плями є малою. Так, при зниженні інсоляції з 1000 до 400Вт/м² температурний перепад для площі 2,72мм² сягає близько 850°C, тоді як для площі 400мм² зміна температури становить лише приблизно 240°C. Це підтверджує критичну роль геометричних параметрів концентраційної системи у формуванні температурних режимів нагрівача двигуна Стірлінга. Встановлено, що мінімальна робоча температура на приймачі двигуна є ключовим параметром для вибору радіуса лінзи, оскільки саме температура визначає мінімальну кількість енергії, необхідну для роботи двигуна. Навіть при високому рівню інсоляції (більше 1000 Вт/м²), якщо розмір лінзи обмежений через певні причини, необхідно використовувати додаткові відбивачі сонячного випромінювання. Це дозволяє компенсувати недостатній розмір лінзи та забезпечити отримання необхідної кількості енергії. Розглянуто два варіанти увімкнення додаткового джерела енергії під час зниження інсоляції протягом 40 с: при досягненні критичної температури та при зниженні потужності нижче мінімального рівня. Визначено, що для компенсації необхідної енергії потрібно 1155 Дж у першому випадку та 1318 Дж у другому, а з урахуванням коефіцієнта корисної дії електронагрівача – відповідно 1283 Дж і 1464 Дж. Різниця між цими значеннями становить 181 Дж (12%). Це пов’язано з тим, що вмикання додаткового джерела енергії при зниженні потужності відбувається на 5 с раніше, ніж у випадку з критичною температурою. Увімкнення додаткового джерела енергії при досягненні критичної температури є економічнішим варіантом, проте ризик зупинки системи в цьому випадку залишається високим. Якщо зупинка двигуна є неприпустимою, рекомендується використовувати варіант із увімкненням додаткового джерела енергії при досягненні мінімально рівня інсоляції, оскільки він забезпечує вищу температуру на приймачі двигуна, стабілізує роботу системи та підвищує ефективність генерації енергії. Крім того, сформульовано підхід до оцінювання доцільності використання додаткового джерела енергії з метою забезпечення стабільної роботи двигуна Стірлінга. Встановлено, що раціональність застосування додаткового джерела енергії визначається не лише рівнем ККД системи та поточною величиною інсоляції, а й тривалістю її зниження. Отже, враховуючи вищесказане, з’являється можливість обґрунтовано визначати моменти, коли використання додаткового джерела енергії є найбільш виправданим. Це дає змогу оптимізувати роботу установки та забезпечити максимальний сумарний виробіток електроенергії навіть за умов нестабільного сонячного випромінювання. У дисертаційній роботі розглянуто класифікацію математичних моделей двигуна Стірлінга від нульового до четвертого порядку аналізу, що відрізняються рівнем деталізації фізичних процесів та складністю розрахунків. Проаналізовано особливості емпіричних моделей (нульовий порядок), ізотермічного підходу першого порядку (аналіз Шмідта), адіабатичної моделі другого порядку з відокремленим урахуванням втрат, вузлового аналізу третього порядку та багатовимірного моделювання четвертого порядку. Обґрунтовано доцільність застосування методу другого порядку як компромісного підходу між точністю відтворення термодинамічних процесів і складністю чисельної реалізації, що є оптимальним для проведення інженерних розрахунків і оптимізаційних досліджень двигуна Стірлінга в межах даної роботи. У середовищі Simulink розроблено математичну модель для дослідження вихідних параметрів генератора постійного струму (напруги, струму та потужності), під’єднаного до двигуна Стірлінга, а також для аналізу зміни температури на гарячій частині двигуна під час початкового нагріву, у момент запуску та за умов зниження сонячної інсоляції на інтервалах 20, 40 і 60 секунд – як без використання додаткового джерела енергії, так і з його застосуванням. Зазначений підхід дає змогу оцінити ефективність технічних рішень, спрямованих на стабілізацію роботи двигуна Стірлінга за змінних умов теплового навантаження. Оскільки робота двигуна Стірлінга визначається стабільністю теплового підведення, отримані результати моделювання виявили, що навіть нетривале зменшення температури на гарячій частині двигуна (приблизно 20с) призводить до порушення узгодженості робочого циклу, що, у свою чергу, може спричинити його зупинку та зменшення виробітку електроенергії протягом фази відновлення теплового режиму. Така поведінка демонструє високу чутливість системи, яка використовує концентровану сонячну енергію, до динаміки інсоляції та підкреслює важливість врахування теплових коливань під час оцінювання ефективності всієї установки. Створено експериментальний стенд та програмне забезпечення для перевірки достовірності результатів моделювання й дослідження реакції двигуна Стірлінга на коливання рівня сонячного випромінювання, а також для оцінювання доцільності застосування додаткового джерела енергії з позиції забезпечення стабільності та енергоефективності роботи системи. Розроблений стенд включає три функціональні підсистеми: енергетичну – охоплює двигун Стірлінга, генератор постійного струму та систему нагрівання; вимірювальну – до складу входять датчики температури, інсоляції, напруги та струму разом із мікроконтролером Arduino Uno; та інформаційно-аналітичну – представлену серверною частиною на Node.js, що приймає дані від Arduino, здійснює їх первинну обробку та передавання у Google Sheets для подальшого аналізу. Використання розробленого стенду дало змогу експериментально підтвердити працездатність системи з двигуном Стірлінга, що працює на основі концентрованого сонячного випромінювання, сформованого лінзою Френеля. Порівняння експериментальних даних із результатами моделювання показало їх загальну узгодженість, що свідчить про коректність обраних підходів до побудови математичної моделі. Завдяки результатам роботи встановлено характер впливу чинників надходження сонячного випромінювання на показники стабільності вихідних параметрів термоелектричної установки на базі двигуна Стірлінга. Отримані результати можуть бути використані для подальшої оптимізації режимів роботи системи, удосконалення алгоритмів керування та підвищення її енергоефективності в умовах змінної інсоляції. Крім того, проведені дослідження створюють підґрунтя для масштабування запропонованого рішення та його адаптації до автономних або гібридних енергетичних систем.Документ Відкритий доступ Інтенсифікація тепломасообмінних процесів екстрагування рослинної сировини в умовах дії ультразвукового випромінювання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Остапенко, Жанна Ігорівна; Мельник, Вікторія МиколаївнаОстапенко Ж.І. Інтенсифікація тепломасообмінних процесів екстрагування рослинної сировини в умовах дії ультразвукового випромінювання. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 13 Механічна інженерія за спеціальність 133 Галузеве машинобудування. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Екстрагування біологічно активних речовин (БАР) з рослинної сировини є важливим і часто використовуваним процесом у фармацевтичній, харчовій, косметичній та біотехнологічній промисловості. Від ефективності вилучення компонентів природного походження значною мірою залежить економічна доцільність виробництва та якість кінцевого продукту. Разом із зростанням попиту на натуральні, екологічно чисті та біологічно безпечні препарати зростають вимоги до підвищення ефективності процесів, що дозволяють отримувати БАР із мінімальними втратами та без застосування агресивних реагентів або високотемпературних режимів. Традиційні методи екстрагування, засновані на дифузійно-конвективному масопереносі, характеризуються значною тривалістю, високими енерговитратами та відносно низьким ступенем вилучення цільових речовин. Їх ефективність суттєво залежить від морфологічної структури рослинної сировини, теплофізичних властивостей екстрагентів та інтенсивності тепломасообмінних процесів. Одним із перспективних напрямів інтенсифікації процесів масо- та теплопереносу в системах «рослинна сировина – екстрагент» є застосування ультразвукового випромінювання. Ультразвук здатний ініціювати кавітаційні процеси, що супроводжуються утворенням і схлопуванням бульбашок у рідині, локальними перепадами тиску, мікротурбулізацією та виникненням ударних хвиль. Сукупність цих явищ забезпечує механічне руйнування клітинних стінок, зменшення товщини дифузійного приграничного шару, покращення тепломасообміну та прискорення дифузійних процесів. Ультразвуковий вплив дозволяє значно скоротити тривалість екстрагування та збільшити вихід БАР без підвищення температури, що є критично важливим для термолабільних сполук. Метою дослідження є розробка науково обґрунтованих підходів до інтенсифікації тепломасообмінних процесів екстрагування біологічно активних речовин із різних типів рослинної сировини шляхом застосування ультразвукового випромінювання та раціонального добору екстрагентів. Методи дослідження. У дисертаційній роботі використано комплекс теоретичних, експериментальних та чисельних методів дослідження, що забезпечили системний аналіз процесів тепломасообміну під час екстрагування рослинної сировини в умовах дії ультразвуку. Теоретичні дослідження ґрунтувалися на законах розподілу компонентів між фазами, які описують статичні закономірності процесу екстрагування, а також на фундаментальних законах переносу речовини, що визначають швидкість масопередачі та характер перебігу процесу. Для опису динаміки переносу речовин використано рівняння конвективної дифузії з відповідними початковими та граничними умовами, які задають початкові й кінцеві концентрації компонентів у фазах, а також рівняння Нав’є-Стокса для опису гідродинаміки рідкої фази. На основі інтегрування рівнянь конвективної дифузії та їх поєднання з рівняннями руху рідини отримано математичні залежності, що характеризують кінетику процесу екстрагування та дозволяють оцінити вплив основних технологічних і гідродинамічних параметрів на інтенсивність масообміну. Експериментальні дослідження включали визначення якісного та кількісного складу екстрактів із застосуванням методів високоефективної тонкошарової хроматографії, що забезпечило ідентифікацію цільових компонентів та оцінку ефективності процесу екстрагування за різних режимів обробки. Чисельне моделювання процесів гідродинаміки та масопереносу здійснювали з використанням методів обчислювальної гідродинаміки (CFD). Розрахунки виконували із застосуванням солвера CFX у програмному пакеті ANSYS CFX, що дало змогу змоделювати поля швидкостей, тиску та концентрацій у робочому об’ємі апарата, а також проаналізувати вплив ультразвукової дії на інтенсифікацію процесів масообміну. Практичне значення отриманих у дисертаційній роботі результатів полягає в можливості їх використання при проєктуванні, удосконаленні та оптимізації ультразвукових екстракційних процесів і апаратів для вилучення біологічно активних речовин з рослинної сировини. Встановлені закономірності впливу параметрів ультразвукового випромінювання на тепломасообмінні процеси в системі «рослинна сировина-екстрагент» можуть бути використані при розрахунку та виборі раціональних режимів роботи ультразвукових екстракторів, а також для інтенсифікації масопереносу під час екстрагування цільових компонентів. Розроблені математичні та комп’ютерні моделі процесів замочування та ультразвукового екстрагування дозволяють прогнозувати параметри тепломасообміну, швидкість масопереносу та розподіл концентрацій компонентів у твердій і рідкій фазах, що створює основу для оптимізації технологічних режимів і скорочення тривалості процесів екстрагування. Запропоновані підходи до чисельного моделювання ультразвукових екстракційних апаратів у середовищі ANSYS CFX можуть бути використані при інженерному проєктуванні та модернізації акустичних екстракторів, а також при обґрунтуванні їх конструктивних і режимних параметрів. Результати дисертаційної роботи можуть бути використані у фармацевтичній, харчовій та біотехнологічній галузях при створенні та вдосконаленні технологій одержання екстрактів біологічно активних речовин з рослинної сировини для виробництва лікарських засобів, функціональних харчових продуктів, косметичних та біотехнологічних препаратів. Окремі технічні рішення, запропоновані в дисертаційній роботі, захищені патентами України на корисні моделі та можуть бути використані при розробленні нових або модернізації існуючих ультразвукових екстракційних установок. Матеріали дисертаційної роботи впроваджено в навчальний процес та використовуються при підготовці і викладанні лекційних занять у межах освітніх компонентів, зокрема «Ультразвукові методи в біотехнології», а також дисциплін, пов’язаних із процесами та апаратами харчових і біотехнологічних виробництв. Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному: вперше: - встановлено закономірності впливу ультразвукового випромінювання на тепломасообмінні процеси для різних типів рослинної сировини та екстрагентів; - розроблено математичну модель процесу замочування рослинної сировини з урахуванням особливостей капілярно-пористої структури; удосконалено: - математичну модель ультразвукового екстрагування БАР; - підходи до моделювання акустичних екстракторів у середовищі ANSYS CFX. В першому розділі проведено аналіз літературних джерел щодо традиційних та сучасних методів екстрагування біологічно активних речовин із рослинної сировини. Розглянуто фізико-хімічні основи процесу екстрагування, класифікацію рослинної сировини та вплив її структурних властивостей на ефективність вилучення цільових компонентів. Проаналізовано традиційні методи екстрагування, їхні переваги та обмеження. Детально описано сучасні інноваційні методи, зокрема мікрохвильову, надкритичну та ультразвукову екстракцію, які забезпечують інтенсифікацію масопереносу та зниження тривалості процесу. Проаналізовано гідродинамічні, тепломасообмінні та енергетичні характеристики ультразвукового поля, а також параметри, що визначають ефективність ультразвукового екстрагування. Наведено огляд конструкцій ультразвукових екстракційних установок, зондів і комбінованих методів, що поєднують ультразвук із традиційними підходами. Виявлено основні тенденції та проблеми впровадження ультразвукових технологій, включаючи вплив параметрів поля, типу сировини та властивостей екстрагенту. В другому розділі викладено методику експериментальних досліджень, опис установки, характеристики рослинної сировини та екстрагентів. Проведено експериментальні дослідження та побудовано математичну модель замочування рослинної сировини. Визначено вплив ультразвукового випромінювання на структуру рослинної сировини та виходу цільового продукту. В третьому розділі проведено експериментальні дослідження кінетики екстрагування та побудовано математично модель кінетики процесу екстрагування біологічно активних речовин з рослинної сировини під впливом ультразвукового випромінювання. Проведено хроматографічний аналіз отриманих екстрактів для встановлення якісних та кількісних показників. В четвертому розділі проаналізовано сучасне апаратне забезпечення для інтенсифікації процесів екстрагування рослинної сировини. Побудовано комп’ютерну модель акустичного екстрактора та проведено моделювання гідродинамічних та тепломасообмінних процесів в ньому. Особистий внесок здобувача. Всі основні результати, відображені в дисертаційній роботі, отримано здобувачем особисто. Здобувачем проведено аналіз літературних джерел та визначено напрямок досліджень. Проведено експериментальні дослідження замочування та екстрагування під дією ультразвуку. Виконано хроматографічний аналіз екстрактів та мікроскопію структури сировини. Дисертантом розроблено математичні моделі процесів замочування та ультразвукового екстрагування та створено комп’ютерну модель акустичного екстрактора та проведено чисельні дослідження. Дисертаційна робота виконана на кафедрі біотехніки та інженерії Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», під керівництвом д.т.н., проф. Мельник В.М. Робота є результатом самостійних досліджень Остапенко Ж.І. Аналіз результатів та підготовка публікацій за результатами досліджень виконані за участі співавторів. За темою дисертації опубліковано 17 наукових праць, в тому числі: 5 наукових статей, з яких 2 статті опублікована в періодичних виданнях, що входять до наукометричних баз Scopus, 3 статті в фахових періодичних виданнях, 9 тез доповідей на всеукраїнських і міжнародних конференціях, 3 патенти України на корисну модель. Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 196 сторінках, у тому числі основний текст дисертації складає 178 сторінок друкованого тексту і містить вступ, чотири розділи, загальні висновки та список використаної літератури. Робота має 125 літературних джерел, 2 додатки, 56 рисунків та 10 таблиць.Документ Відкритий доступ Застосування точкових процесів в узагальненій задачі про дні народження(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Стаматієва, Вікторія В’ячеславівна; Ільєнко, Андрій БорисовичСтаматієва В. В. Застосування точкових процесів в узагальненій задачі про дні народження. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 111 «Математика». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. У дисертаційній роботі розглядається класична задача комбінаторної теорії ймовірностей — узагальнена задача про дні народження. Модель задається таким чином. У дискретні моменти часу k = 1, 2, . . . до спостерігача послідовно надходять об’єкти, кожен з яких належить одному з n типів; тип окремого об’єкта вибирається рівноймовірно з множини {1, . . . , n} та незалежно від решти надходжень. Для фіксованого r ≥ 1 розглядаються моменти r-го збігу, тобто моменти часу, коли надходить об’єкт типу, що з’явився до цього рівно r разів, а отже, відповідний тип фіксується у (r + 1)-й раз. Предметом дослідження є асимптотична поведінка послідовності моментів r-го збігу, коли кількість типів n прямує до нескінченності. Асимптотичну поведінку функціоналів, пов’язаних із моментами збігів, у дисертації досліджено в межах єдиного підходу, що ґрунтується на застосуванні теорії точкових процесів та їх грубої збіжності. На відміну від класичних методів, які базуються на аналізі твірних або характеристичних функцій і вимагають технічно складного асимптотичного аналізу, запропонований підхід дає змогу отримувати граничні теореми для широкого класу функціоналів істотно прозорішим способом: спочатку доводяться абстрактні граничні теореми для точкових процесів, що описують надходження об’єктів, після чого застосовується теорема про неперервне відображення. Для усунення залежності між надходженнями об’єктів різних типів використано метод пуассонізації, який дозволяє звести задачу до аналізу незалежних процесів надходжень у неперервному часі, а далі коректно обґрунтовується перехід (депуассонізація) до вихідної дискретної моделі. Раніше питання застосування теорії точкових процесів до узагальненої задачі про дні народження фактично не досліджувалося. Наявні класичні результати, отримані на основі традиційних аналітичних підходів, здебільшого стосувалися лише одновимірних характеристик і спиралися на технічно складний асимптотичний аналіз. Результати дисертації мають практичне значення для криптографії, зокрема для аналізу стійкості геш-функцій до колізій (так звана «узагальнена атака днів народження»), де досліджується розподіл часу до появи r-кратної колізії. Крім того, отримані результати можуть бути використані у статистичному тестуванні генераторів псевдовипадкових чисел з метою виявлення прихованих закономірностей у розподілі інтервалів між повтореннями. Основна теоретична частина дисертації складається з трьох розділів, кожен з яких поділяється на секції та підсекції. Наприкінці кожного розділу сформульовано висновки. Розділ 1 дисертації присвячено одновимірним граничним теоремам. У ньому досліджується асимптотична поведінка точкових процесів моментів r-го збігу для фіксованого рівня r ≥ 1. Процес розглядається у трьох різних часових шкалах. У першій секції розглядається пуассонізована модель у неперервному часі, в якій моменти надходжень об’єктів утворюють однорідний точковий процес Пуассона. Для лівого кінця шкали, що відповідає появі перших r-збігів, показано, що процеси моментів цих збігів, нормовані за допомогою функції ψ (n) r (x) = x n r r+1 , збігаються до неоднорідного процесу Пуассона з інтенсивністю λr(dx) = x r r! I{x ≥ 0}dx. Для центральної зони застосовано нормування ψ (n) r (x) = x − Cn Rn і встановлено, що за відповідних умов на послідовності Cn і Rn процеси збігаються до однорідного процесу Пуассона одиничної інтенсивності. Для правого кінця шкали, який відповідає іншій класичній постановці задачі — збирача купонів, аналогічні граничні результати були отримані в нещодавній літературі. У другій секції обґрунтовано процедуру депуассонізації — переходу від моделі з неперервним часом та незалежними надходженнями типів до вихідної задачі у дискретному часі. Показано, що для r ≥ 2 вихідний процес, побудований на залежних надходженнях, є асимптотично близьким до процесу у пуассонізованій постановці. Ключовим етапом доведення є оцінка ймовірності великих відхилень цих процесів на компактних інтервалах. Основним технічним інструментом, використаним для отримання відповідних оцінок, є нерівність Розенталя. У третій секції отримані загальні граничні результати застосовано, за допомогою теореми про неперервне відображення, для знаходження граничних розподілів числових характеристик моделі. Зокрема, для нормованого моменту першого r-го збігу (лівий кінець шкали) доведено збіжність до розподілу Вейбулла з параметром r + 1. Також отримано граничний розподіл для часу k-го r-збігу, який належить до класу узагальнених гамма-розподілів. Для центральної зони встановлено, що нормовані моменти збігів після порогу Cn асимптотично мають розподіл Ерланга, а кількість збігів на часовому інтервалі фіксованої довжини прямує до розподілу Пуассона. Розділ 2 присвячено багатовимірним граничним теоремам. У ньому досліджується спільна асимптотична поведінка процесів надходжень для різних рівнів r. У першій секції застосовано підхід, що ґрунтується на спільному нормуванні та техніці прорідження точкових процесів. Розглянуто багаторівневий процес, для побудови якого на всіх рівнях використано єдину нормуючу функцію. Доведено, що такий процес збігається до процесу Пуассона з мірою інтенсивності, що має адитивну форму. Цей результат використано для знаходження сумісного граничного розподілу вектора, компоненти якого описують кількість типів, що досягли різних рівнів заповнення до моменту, визначеного подією на фіксованому вищому рівні (наприклад, розподіл кількості r-збігів для всіх r < r0 у момент першого r0-збігу). У другій секції розвинуто інший підхід із використанням r-залежного степеневого нормування, яке враховує власну часову шкалу кожного рівня. Побудовано багаторівневий процес як суму одновимірних процесів на кожному рівні r. Доведено, що в границі при n → ∞ ці рівні процесу стають незалежними. За допомогою техніки депуассонізації, аналогічної до застосованої у першому розділі, цей результат поширено на вихідну модель для рівнів r ≥ 2. У третій секції отримані результати про збіжність процесів використано для аналізу багатовимірних функціоналів. Встановлено факт асимптотичної незалежності нормованих моментів перших r-збігів для різних рівнів r. На основі цього одержано явний вигляд щільності розподілу відношення відповідних моментів збігів, яке виражається через відношення незалежних випадкових величин із розподілом Вейбулла. Розділ 3 присвячено отриманню асимптотичного розкладу для математичного сподівання першого r-го збігу. Відома одночленна асимптотика, встановлена Кламкіним та Ньюманом, описує лише головний член розкладу і може бути недостатньо точною для практичних застосувань за різних значень n та r. У першій секції сформульовано постановку задачі та наведено точне інтегральне зображення для математичного сподівання моменту першого r-збігу, отримане в класичних роботах. У другій секції виведено багаточленний асимптотичний розклад для цього математичного сподівання при n → ∞. Для отримання цього результату застосовано метод Лапласа, який полягає у дослідженні поведінки підінтегральної функції в околі точки її максимуму. Одержаний розклад узагальнює класичну асимптотику Рамануджана-Ватсона-Кнута (відому для випадку r = 1 і пов’язану з Q-функцією Рамануджана) на довільний фіксований рівень r ≥ 1. У третій секції проведено чисельний аналіз точності отриманого розкладу для випадку r = 2. Порівняння з точним значенням, обчисленим шляхом чисельного інтегрування, а також із класичним одночленним наближенням показало, що запропонований багаточленний розклад забезпечує істотно вищу точність та демонструє суттєве зменшення похибки зі зростанням n.Документ Відкритий доступ Система виявлення серцевих аритмій методами машинного навчання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Мневець, Антон Володимирович; Іванушкіна, Наталія ГеоргіївнаМневець А. В. Система виявлення серцевих аритмій методами машинного навчання – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 153 «Мікро- та наносистемна техніка». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена розробці та дослідженню методів автоматизованого виявлення серцевих аритмій на основі аналізу електрокардіографічних сигналів з використанням сучасних методів машинного навчання та нейронних мереж. Дослідження спрямоване на вдосконалення методичного та алгоритмічного забезпечення систем комп'ютерної неінвазивної діагностики серцево-судинних захворювань. Основною задачею дисертаційного дослідження є розробка системи виявлення серцевих аритмій на ЕКГ з використанням методів машинного навчання та нейронних мереж, що забезпечує підвищення точності, чутливості та специфічності автоматизованої діагностики та прогнозування порушень ритму серця. Дослідження обумовлене потребою у підвищенні точності діагностики патологій серцево-судинної системи в умовах гетерогенності та нестачі ЕКГ даних і вдосконаленні методів виявлення низькоамплітудних ознак патологій на ЕКГ, зокрема пізніх потенціалів шлуночків та передсердь, які є критично важливими маркерами небезпечних для життя аритмій, але часто залишаються непомітними для стандартних методів аналізу. У першому розділі проаналізовано структуру сучасних ЕКГ електрокардіографів, що пройшли значний шлях розвитку від стаціонарних 12-канальних апаратів до портативних холтер-моніторів та вбудованих систем у смарт-годинниках. Особливу увагу приділено методу, спрямованому на підвищення точності виявлення низькоамплітудних компонентів на ЕКГ, такому як електрокардіографія високого розрізнення. Встановлено, що основним викликом у сучасній кардіодіагностиці аритмій є значна варіабельність клінічних проявів патологій, багато з яких на ранніх стадіях мають низькоамплітудні або слабко виражені ознаки на ЕКГ. Тому розвитку методів та засобів раннього виявлення та лікування серцевих аритмій останнім часом приділяється велика увага. У другому розділі розглянуто прояви патологічної електричної активності серця на ЕКГ під час наявності різних типів аритмій та методи їх діагностування. Проаналізовано комплекс методів аналізу ЕКГ, що включає часові, частотні, нелінійні, векторні, морфологічні та комбіновані підходи. Кожен з цих методів має унікальні діагностичні можливості для виявлення окремих типів порушень серцевого ритму. Встановлено, що існуючі методи аналізу демонструють обмежену ефективність під час багатокласової діагностики, коли необхідно одночасно ідентифікувати кілька типів серцевих захворювань. У третьому розділі виконано розробку методів попередньої обробки ЕКГ сигналів. Запропоновано удосконалений метод усереднення кардіоциклів з розбиттям на епохи та застосуванням лінійного матричного розкладання для придушення нерегулярних включень. Цей підхід продемонстрував вищу чутливість і точність виділення пізніх потенціалів порівняно з класичним усередненням. Розроблено нейромережеві моделі для фільтрації шумових фрагментів, що застосовуються для корекції результатів автоматизованих електрокардіографів та суттєво підвищують точність виявлення QRS комплексів. Розробка спеціалізованого автоенкодера для стиснення ЕКГ сигналів зі збереженням діагностичної інформації, який забезпечує формування стислого латентного вектора навіть у випадку високого ступеня стиснення стала важливим результатом. У четвертому розділі проведено огляд методів автоматизованого аналізу ЕКГ сигналів. Розроблено метод на основі безперервного вейвлетперетворення, який продемонстрував високу ефективність у виявленні низькоамплітудних патологічних складових ЕКГ сигналів. Створено алгоритми, засновані на аналізі форми ЕКГ сигналу, що є корисним інструментом для морфологічного опису сигналу. Для складних задач багатокласової класифікації аритмій та супутніх патологій найбільш перспективними виявилися нейромережеві методи. Розроблена класифікаційна модель сіамської нейронної мережі показала вищу середню точність порівняно зі спеціалізованою архітектурою ECGNet. Ключовою перевагою розробленої моделі є її ефективність в умовах обмежених та незбалансованих наборів даних. Для подальшого підвищення чутливості нейронних мереж до низькоамплітудних сигналів розроблено адаптивну функцію активації з властивістю стискаючого відображення, яка продемонструвала найкращі результати точності та швидкості збіжності навчання. У п'ятому розділі досліджено можливості підвищення ефективності автоматизованого виявлення низькоамплітудних компонентів ЕКГ сигналів. Застосування сіамської нейронної мережі у вузькоспрямованій задачі виявлення пізніх потенціалів шлуночків та передсердь показали, що вони здатні забезпечити високу точність класифікації низькоамплітудних ознак. Застосування спеціалізованих архітектур нейронних мереж та вдосконалення методу вейвлет-перетворення дозволило зменшити вплив високоамплітудних складових сигналу, що маскують цільові ознаки. В результаті розроблене модифіковане вейвлет-перетворення забезпечило точнішу локалізацію низькоамплітудних структур у частотно-часовій області. У шостому розділі описано розроблену структуру, узагальнений алгоритм функціонування та спосіб застосування у клінічних умовах системи автоматизованого аналізу ЕКГ для виявлення різних серцевих патологій, особливо з низькоамплітудними ознаками. Запропонована структура об'єднує попередню фільтрацію та сегментацію сигналів, модифіковане вейвлетперетворення, стиснення векторів ознак за допомогою автоенкодера, сіамську нейронну мережу для порівняльного аналізу та виявлення небезпечних для життя станів серцево-судинної системи. Розроблена система здатна функціонувати як клінічний інструмент підтримки діагностичних рішень, оскільки не лише автоматизує інтерпретацію сигналу, а й виявляє ознаки, які важко помітити використовуючи стандартний аналіз ЕКГ. Наукова новизна отриманих результатів: 1. Розроблено комплекс класифікаційних моделей сіамських нейронних мереж, особливістю яких є використання згорткових шарів для паралельної обробки двох типів фрагментів даних: усередненого кардіоциклу з детальними морфологічними характеристиками та ЕКГ-сигналу, що відображає варіабельність серцевого ритму, а також застосування розроблених еталонних векторів ознак патологій для виявлення аритмій, супутніх патологічних станів серцево-судинної системи та пізніх потенціалів шлуночків і передсердь на ЕКГ в умовах обмеженої кількості тренувальних даних. 2. Розроблено нову адаптивну функцію активації, відмінністю якої є нелінійна залежність з властивістю стискаючого відображення, що на основі зменшення проблеми вибуху та згасання градієнтів під час застосування в послідовних шарах нейронних мереж сприяє розпізнаванню низькоамплітудних складових ЕКГ, а також за допомогою запропонованого методу виявлення «надлишкових» шарів призводить до підвищення швидкості роботи НМ без втрати точності. 3. Розроблено метод зменшення розмірності ознак ЕКГ сигналу на основі нейромережевого автоенкодера з використанням шару уваги, залишкових зв’язків та спільних ваг шарів нейронної мережі, що дає можливість створити скорочений вектор, який характеризується високим ступенем стиснення оригінального сигналу та збереженням діагностично значущих ознак. 4. Вдосконалено метод вейвлет-перетворення для аналізу ЕКГ сигналів за допомогою введення косинусної подібності та запропонованої масштабуючої функції, особливістю якої є посилення низькоамплітудних компонентів, що дозволяє підвищити точність виявлення пізніх потенціалів передсердь та шлуночків. Практичне значення отриманих результатів: 1. На основі запропонованих методів попередньої обробки та удосконаленого методу усереднення кардіоциклів розроблено алгоритмічне забезпечення системи, що дозволяє підвищити точність автоматизованого виявлення низькоамплітудних ознак патологій на ЕКГ, зокрема пізніх потенціалів шлуночків та передсердь (на 10-30% в результаті оцінювання показників подібності з еталонними пізніми потенціалами з амплітудою 5 мкВ). 2. Розроблено алгоритмічне забезпечення для системи виявлення аритмій на основі кластерного аналізу ЕКГ параметрів без вчителя, що дозволяє виявляти приховані групи ризику розвитку серцевої недостатності у пацієнтів та небезпечні для життя стани функціонування серця. 3. Розроблено підхід до використання згорткових нейронних мереж для виявлення помилково детектованих або зашумлених кардіоциклів, що дає можливість видаляти спотворені фрагменти ЕКГ сигналу та підвищувати точність виявлення пізніх потенціалів шлуночків і передсердь на 19% на основі аналізу показника подібності динамічної трансформації часової шкали в порівнянні з використанням класичного ЕКГ детектора. 4. Запропоновано алгоритми виділення діагностично значущих ознак із використанням послідовності методів попередньої обробки ЕКГ сигналів, які ґрунтуються на аналізі коливальних процесів кардіоциклів за допомогою вейвлет-перетворення, що дозволяє забезпечити виявлення тахіаритмій і патологічних форм QRS-комплексів. 5. Розроблено структуру, алгоритм функціонування та спосіб застосування в клінічних умовах системи виявлення серцевих аритмій на ЕКГ, особливістю якої є використання розроблених методів машинного навчання, попередньої обробки сигналів та моделей нейронних мереж, що дає можливість ранньої діагностики аритмій та супутніх патологій.Документ Відкритий доступ Моделювання конструкційно-експлуатаційних геометричних параметрів і характеристик механічних дискових ґрунтообробних знарядь з перспективою роботизації(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2026) Воробйов, Олексій Миколайович; Яблонський, Петро МиколайовичВоробйов О.М. Моделювання конструкційно-експлуатаційних геометричних параметрів і характеристик механічних дискових ґрунтообробних знарядь з перспективою роботизації. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 13 «Механічна інженерія» за спеціальністю 131 «Прикладна механіка» – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Актуальність теми виконаного дослідження обумовлена потребами теорії та практики в подальшому вдосконаленні конструкційно-експлуатаційних геометричних параметрів і характеристик різноманітних машин, зокрема дискових знарядь для механічного обробітку ґрунту. Зазначені питання також важливі на нинішньому етапі розвитку нашої держави, пов’язаному з воєнними діями на її території. У цей скрутний час сільське господарство, де дискові знаряддя для обробітку ґрунту найбільш розповсюджені, відіграє одну з провідних ролей в економіці України. Тому покращення його ефективності становить нагальну проблему для багатьох наукових розвідок. Відомо, що форма, розміри та положення складових технічних об’єктів суттєво впливають на їхнє проєктування, виготовлення, подальшу експлуатацію, якість промислової продукції. Не виключенням із наведеного правила є також дискові знаряддя для механічного обробітку ґрунту, яким присвячено дане дисертаційне дослідження. Окреслені параметри й характеристики формують базові показники багатьох відповідних аграрних процесів. Це стосується, наприклад, впливу на врожайність рослинних культур, енергетичних, матеріальних, фінансових та інших витрат, дотримання екологічних вимог і т. д. Методи, спрямовані на вивчення об’єктів шляхом використання замість оригіналів подібних до них моделей, становлять основу широкого кола наукових досліджень. Такий підхід дозволяє у прийнятні терміни пізнавати тривалі та швидкоплинні явища і процеси, економити при цьому різноманітні ресурсиВідомо, що моделі поділяються на матеріальні та інформаційні. Перші відображують досліджувані властивості опрацьовуваних об’єктів, явищ і процесів за допомогою певних предметів, речовин тощо, а другі – шляхом застосування необхідних описів. У залежності від характеру останніх виокремлюють лінгвістичні, математичні, комп’ютерні та інші моделі. Кожні з них за своїми ознаками поділяються на відповідні види. Зокрема, математичні бувають аналітичними, геометричними, детермінованими, стохастичними, дискретними, неперервними, статичними, динамічними, комбінованими (наприклад, графоаналітичними) тощо. Стрімкий розвиток автоматизованого проєктування продукції машинобудування багато в чому обумовлений досягненнями у сфері комп’ютерного геометричного моделювання на основі NURBS (Non-Uniform Rational BSplines), тобто неоднорідних раціональних базисних сплайнів. Наведені засоби дозволяють уніфіковано подавати всі криві та поверхні другого порядку, а також фігури вищих степенів. Це слугує підґрунтям для гнучкого відтворення віртуальних твердотільних об’єктів шляхом їхнього граничного представлення, іншими словами B-rep (Boundary representation) методами. У даному випадку тривимірне тіло подається обмежуючими границями у вигляді граней, ребер і вершин. Логічним продовженням окресленої технології постає параметричне конструювання в середовищі сучасних машинобудівних CAD/CAE/CAM (Computer-Aided Design / Computer-Aided Engineering / Computer-Aided Manufacturing) систем. Це дозволяє гнучко і продуктивно генерувати різноманітні проєктні варіанти опрацьовуваних виробів з метою їхньої комплексної оптимізації. Подальшим узагальненням такого підходу є запропонована науковою школою «Геометричного моделювання об’єктів, процесів та явищ» КПІ ім. Ігоря Сікорського методологія структурнопараметричного формоутворення, яка апробована у вітчизняній авіаційній галузі. Наявні способи, прийоми та алгоритми можуть бути не тільки успішно застосовані для проєктування іншої техніки, наприклад сільськогосподарської, а й належним чином удосконалені, що також становить завдання даного дослідження. Зокрема, це стосується інтеграції процесів проєктування та експлуатації дискових знарядь для механічного обробітку ґрунту, тобто відповідних етапів їхнього життєвого циклу. Зазначене дозволяє підвищувати якість сільськогосподарської техніки, знижувати витрати на неї. Основою для узгодження суперечливих вимог при багатокритеріальній оптимізації промислової продукції зазвичай постають геометричні моделі, які поєднують поміж собою інші моделі (конструкційні, міцності, технології виготовлення, експлуатаційні тощо). Отже, викладеними вище фактами показано актуальність обраної теми наукових розвідок. Дисертацію виконано на кафедрі нарисної геометрії, інженерної та комп’ютерної графіки Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» в рамках науковотехнічної роботи «Автоматизоване варіантне геометричне моделювання технічних об’єктів» із державним номером реєстрації 0114U002701. Об’єктом дослідження є проєктування та експлуатація механічних виробів. Предмет дослідження становлять інтегровані конструкційноексплуатаційні геометричні моделі дискових сошників і підгортачів. Даними науковими розвідками проведено аналіз нинішнього стану проєктування технічних об’єктів машинобудування на прикладі сільськогосподарських знарядь для механічного обробітку ґрунту, визначено деякі перспективні напрямки їхнього розвитку. Зокрема, це стосується дискових засобів, які, порівняно з іншими, характеризуються меншими енергетичними витратами при реалізації різноманітних аграрних технологій, кращим збереженням корисних властивостей ґрунту, більшою відповідністю наявним екологічним вимогам. Також було показано провідне місце в зазначених процесах автоматизованого проєктування комп’ютерних геометричних моделей, які для інших дисциплін відіграють об’єднувальну роль при узгодженні існуючих протиріч під час комплексної оптимізації. На підставі викладених вище фактів і міркувань визначено пріоритетні завдання даного дослідження. Головну мету при цьому становить напрацювання належного математичного апарату варіантного інтегрованого моделювання дискових знарядь для механічного обробітку ґрунту. Мається на увазі поєднання конструкційних та експлуатаційних геометричних параметрів і характеристик наведених виробів. Для розв’язування окреслених задач використовувалися методи автоматизованого проєктування технічних об’єктів, конструювання продукції машинобудування, ґрунтообробної механіки, аграрних технологій, математичного аналізу, обчислювальної геометрії, теорії множин і графів, оптимізації, програмування, комп’ютерної графіки. У дисертації представлено новий підхід до моделювання таких дискових знарядь для механічного обробітку ґрунту, як сошники й підгортачі. Подано запропонований математичний апарат, що спирається на структурнопараметричну методологію формоутворення. Розглянуто належні моделі, відповідну комп’ютерну реалізацію, проаналізовано застосовані та напрацьовані способи, прийоми й алгоритми, вказано напрямки їхнього подальшого вдосконалення. Здійснено впровадження результатів виконаного дослідження у практику сільськогосподарського виробництва та навчальний процес вищої школи. Окреслено перспективні напрямки моделювання дискових знарядь для механічного обробітку ґрунту. Наукова новизна результатів дисертації. Уперше: – обґрунтовано доцільність використання інтегрованого підходу до моделювання конструкційно-експлуатаційних геометричних параметрів та характеристик дискових знарядь для механічного обробітку ґрунту на засадах методології структурно-параметричного формоутворення; – розроблено математичний апарат інтегрованого моделювання конструкційно-експлуатаційних геометричних параметрів і характеристик дискових сошників та підгортачів; – розроблено спосіб керування отримуваним профілем борозни за допомогою кутів позиціонування дисків на основі встановлених відповідних аналітичних залежностей; – напрацьовано концептуальну конструкцію універсальних дводискових сошників, пристосованих для здійснення як звичайної, так і вузькорядної сівби; – розроблено конструкцію дводискового сошника з гнучкою багатоланковою стовбою у вигляді роботизованої системи з дистанційнокерованими елементами; – розроблено метод граничних оцінок впливу профілю борозни на експлуатаційні енергетичні характеристики ґрунтообробних знарядь, який проілюстровано на прикладі дводискових сошників. Удосконалено теорію автоматизованого варіантного проєктування виробів машинобудування запропонованими інтегрованими конструкційноексплуатаційними геометричними моделями дискових знарядь для механічного обробітку ґрунту. Отримала подальший розвиток методологія структурно-параметричного формоутворення технічних об’єктів машинобудування шляхом розширення застосування принципу інтеграції на визначення конструкційно-експлуатаційних геометричних параметрів і характеристик дискових сошників та підгортачів. Таким чином, значення виконаних досліджень для науки полягає у здійсненні певного вкладу в розвиток автоматизованого варіантного проєктування технічних об’єктів машинобудування на основі запропонованого математичного апарату інтегрованого опрацювання конструкційно-експлуатаційних геометричних параметрів і характеристик дискових знарядь для механічного обробітку ґрунту, а для практики – у побудові належних моделей цієї продукції. Наведені досягнення покращують якість сільськогосподарської техніки, сприяють зменшенню різноманітних витрат при її проєктуванні, виготовленні та експлуатації, а також можуть бути використані під час створення інших схожих виробів, наприклад, для демаркації територій, прокладання автомобільних і залізничних шляхів, певних мереж, мінування та розмінування тощо. Отримані в дисертаційному дослідженні наукові результати впроваджено: – у фермерському господарстві «Росток» Кіровоградської області Уляновського району Кам’янобрідської сільської ради при проведеннілабораторно-польових експериментальних досліджень. Було вдосконалено конструкцію стовби сошника сівалки, яке полягає в можливості гнучкого налаштування потрібної глибини та ширини посівної борозни, кута нахилу її бокових стінок відповідно до розмірів насіння. Це дозволило здійснювати якісний висів різного за розмірами насіння ячменю й кукурудзи без додаткових, передбачених заводськими інструкціями налаштувань. Регулювання кутів кришення і зсуву поверхневого шару ґрунту дисками сошника розробленої конструкції при сівбі кукурудзи забезпечує розрахункову економію пального до 0,15 л/га залежно від ґрунтово-кліматичних умов та глибини внесення насіння. Покращення загортання насіння та ущільнення дна посівної борозни (насіннєвого ложа) запропонованим пристроєм обумовлює підтік вологи й поживних речовин до насіння знизу, що підвищує польову схожість ячменю на 2,5 %, кукурудзи на 3% в порівнянні з серійною сівалкою СЗ-3,6А; – у навчальний процес Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» у вигляді методик автоматизованого варіантного моделювання технічних об’єктів машинобудування під час викладання дисципліни «Інженерна та комп’ютерна графіка». За темою дисертаційного дослідження опубліковано 24 роботи. З них: у періодичних наукових виданнях за спеціальністю «131 Прикладна механіка», що індексуються базою даних Scopus, – 1; у фахових наукових виданнях України за спеціальністю «131 Прикладна механіка» – 8, за спеціальністю «133 Галузеве машинобудування» – 1, за спеціальністю «113 Прикладна математика» – 2; 10 праць у матеріалах науково-практичних конференцій; 1 патент на винахід, 1 патент на корисну модель.